CN1955782A - 变焦镜头及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种棱镜偏转角不依存于焦距的变焦镜头及使用该变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头(20)包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜(1)，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面(2a)、和向像面射出光束的出射平面(3a)，可使上述出射平面相对于光轴倾斜，设α为出射平面的法线与光轴的夹角角度、f为整个透镜系统的焦距、θ为透镜系统倾倒的角度、Bf为从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离、n为棱镜的折射率，则基于条件式(1)α＝－f·θ/[Bf (n－1)]，使上述出射平面倾斜。

Description

变焦镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种新型变焦镜头及摄像装置。详细地说，涉及一种使用可变顶角棱镜的可像移的变焦镜头及使用该变焦镜头的摄像装置。
背景技术
以往，作为照相机中的记录方法，公知的有这样的方法：通过使用CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体)等光电转换元件的摄像元件，通过各光电转换元件将被摄物体像的光量转换为电输出，来记录形成于摄像元件表面上的被摄物体像。
随着近年微细加工技术的技术进步，谋求中央运算处理装置(CPU)的高速化、存储介质的高集成化，以能够高速处理至今不能处理的大容量的图像数据。另外，在受光元件方面也谋求高集成化、小型化，通过高集成化而可进行更高空间频率的记录，通过小型化而可谋求整个照相机的小型化。
但是，通过上述的高集成化、小型化，各光电转换元件的受光面积变小，出现随着电输出的降低而噪音的影响变大的问题。为了防止该问题，通过光学系统的大孔径比化而增大到达受光元件上的光量、或在各元件的前方并与该各元件相邻地配置微小的透镜元件(所谓的微透镜阵列)。上述微透镜阵列将到达相邻的元件彼此之间的光束引导到元件上，但却给透镜系统的出射光瞳位置带来制约。这是因为，当透镜系统的出射光瞳位置接近受光元件、即到达受光元件的主光线与光轴所成的角度变大时，朝向图像周边部的轴外光束相对于光轴成较大的角度，其结果，光束不到达受光元件上，而导致光量不足。
作为适于通过这些光电转换元件进行记录被摄物体像的摄像机、数字式静止图像照相机等的变焦镜头，公知有例如正、负、正、正4组变焦镜头。
正、负、正、正4组变焦镜头由从物体侧起依次是具有正光焦度的第1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组和具有正光焦度的第4透镜组构成，在镜头位置从广角端状态变化到望远端状态时，第1透镜组及第3透镜组在光轴方向上被固定，第2透镜组向像侧移动而发挥变倍作用，第4透镜组发挥补偿由第2透镜组的移动而产生的像面位置的变动。具体而言，如专利文献1中所述。
然而，由于在变焦比大的变焦镜头中，在望远端状态的视场角变得狭窄，所以存在即使由微小的手抖动(camera shake)都可以产生较大的像抖动的问题。
作为用于修正由这种手抖动等导致的像抖动的手抖动修正方式，公知有光学式手抖动修正系统。
在光学式手抖动修正系统中，通过组合检测系统、控制系统、驱动系统和光学系统，从而可由随光学系统的位移而导致的像抖动抵消随照相机的抖动而导致的像抖动，来进行修正。该检测系统用于检测由快门操作(shutter release)引起的那样的、随手抖动而导致的照相机的抖动，该控制系统基于从检测系统输出的信号而使驱动系统位移，该驱动系统基于来自控制系统的输出而驱动光学系统，该光学系统在借助驱动系统而被位移了时可进行像移。
在这些光学式手抖动修正系统中使用的光学系统中，公知有使透镜系统的一部分沿与光轴垂直的方向移动的透镜移动方式、或使配置于透镜系统前方的棱镜的顶角变化的可变顶角棱镜方式等方法。
在透镜移动方式中，存在这样的问题：为了抑制在使规定的透镜移动时所产生的光学性能的变化而增加透镜数量，由于需要将透镜保持在空中(中立位置)而难以节电。
在可变顶角棱镜方式中不存在上述透镜移动方式中的问题。
在可变顶角棱镜方式中，有将可变顶角棱镜配置在光学系统的最靠近物体侧的方式和将可变顶角棱镜配置在光学系统中的方式。
作为将可变顶角棱镜配置在光学系统的最靠近物体侧的方式的例子有专利文献2中所示的光学系统。
在可变顶角棱镜配置在光学系统的最靠近物体侧的情况下，有这样的特征：视场角相对于使顶角变化的量的变化不依存于变焦镜头的焦距。在对由随手抖动等产生的照相机的抖动而引起的像抖动进行修正的情况下，具有可不依存变焦镜头的焦距地控制顶角的优点。然而，在另一方，由于在望远端状态产生更大的像抖动，所以当变焦比变大时，会存在在望远端的状态下停止精度变得极其高、要求驱动机构的高精度化的问题。
另外，由于将可变顶角棱镜配置在透镜直径大的第1透镜组的物体一侧，所以入射到可变顶角棱镜的光束的直径大，其结果，存在可变顶角棱镜自身变得非常大型化的问题，而且，为了使用户的手不直接接触到可变顶角棱镜，需要采取配置保护剥离等的保护单元的措施。为此，小型化是有限度的。
对此，作为在光学系统中配置可变顶角棱镜的例子，公知有专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6等所示的光学系统。
在专利文献3所示的光学系统中，在成为平行光束的部分配置可变顶角棱镜。在专利文献4所示的光学系统中，在标准透镜组(master lens group)前配置可变顶角棱镜。在专利文献5、专利文献6所示的光学系统中，在孔径光阑近旁配置可变顶角棱镜。
这些专利文献3至6所示的光学系统，有这样的特征：由于轴上光束以接近平行光的状态入射到可变顶角棱镜，所以可以减少使棱镜角变化时的轴上像差的变动。
但是，通过光学系统的光束，被透镜折射地到达像面。为此，朝向图像中心部的光束被发散、或被收敛地到达像面。同时，朝向图像周边部的主光线使其与光轴的夹角变化地到达像面。
为此，在光学系统中配置可变顶角棱镜的情况下，与将可变顶角棱镜配置在比第1透镜组靠近物体侧的情况相比，虽然有可小型化的优点，但相反还存在如下问题：产生彗差、色差变动、或产生梯形畸变。
特别是产生梯形畸变时，即使在图像中心部良好地修正像抖动，在图像周边部无法修正像抖动，因此是致命的问题。并且，在光束不是平行光的情况下，在主光线与光轴的夹角是大角度的位置该梯形畸变有显著发生的倾向。
专利文献1：日本特开平6-337353号公报
专利文献2：日本特开昭51-40942号公报
专利文献3：日本特开昭62-153816号公报
专利文献4：日本特开平2-168223号公报
专利文献5：日本特开平10-246855号公报
专利文献6：日本特开平11-44845号公报
发明内容
在透镜系统的前方并与该透镜系统相邻地配置可变顶角棱镜的情况下，由于对修正由照相机的抖动所引起的像抖动所必须的棱镜的偏移角不依存于焦距，所以存在棱镜的控制较难的问题。
这是由于在应用于变焦镜头的情况下，在焦距最短的广角端状态和焦距最长的望远端状态所必须的偏移角的分辨率不同而引起的。
具体而言，在将可变顶角棱镜配置到变焦镜头的物体侧的情况下，棱镜顶角倾斜了α0时产生的偏移角α0′，用α0′＝sin-1(n·sinα0)-α0来计算出。此时，当假定α0、α0′为微小值时，出射角(偏移角)α0′为α0′＝α0(n-1)。
设由手抖动等引起的照相机的抖动角、即透镜系统的倾倒角度为θ时，通过使棱镜顶角变化以满足α0′+θ＝0，而可修正像抖动。
本发明是为解决上述问题而作出的，其课题在于提供一种棱镜偏移角的分辨率不依存于焦距的变焦镜头及使用该变焦镜头的摄像装置。
为了解决上述课题，本发明的变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜，设α为出射平面的法线与光轴的夹角角度、f为整个透镜系统的焦距、θ为透镜系统倾倒的角度、Bf为从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离、n为棱镜的折射率，则基于条件式(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]，使上述出射平面倾斜。
另外，为了解决上述课题，另一本发明的变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜，设α为入射平面的法线与光轴的夹角角度、f为整个透镜系统的焦距、θ为透镜系统倾倒的角度、Bf为从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离、n为棱镜的折射率、D为棱镜厚度，则基于条件式(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]，使上述入射平面倾斜。
因此，在本发明及另一本发明的变焦镜头中，可以通过使棱镜的入射平面或出射平面倾斜来修正由透镜系统的倾倒导致的摄像范围的偏斜。
本发明的摄像装置具有上述的本发明的变焦镜头，另一本发明的摄像装置具有上述的另一本发明的变焦镜头。
本发明的变焦镜头，是包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜的变焦镜头，其特征在于，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(1)，使上述出射平面倾斜。
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
其中，α：出射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率。
另外，另一本发明的变焦镜头，是包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜的变焦镜头，其特征在于，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(2)，使上述入射平面倾斜。
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
其中，α：入射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率
D：棱镜厚度。
因此，本发明及另一本发明的变焦镜头，可以通过使入射平面或出射平面倾斜来修正由透镜系统的倾倒导致的摄像范围的偏倚。并且，可将棱镜构成为小型，其结果，可将透镜系统构成为小型。而且，可抑制在使出射平面或入射平面倾斜时产生彗差、梯形畸变，可取得良好的光学性能。
本发明的摄像装置，具有变焦镜头、摄像元件、手抖动检测单元、手抖动控制单元和手抖动驱动部；上述摄像元件将由上述变焦镜头形成的光学像转换成电信号；上述手抖动检测单元检测上述变焦镜头的倾倒角度；上述手抖动控制单元算出用于修正图像抖动的抖动修正角并发送修正信号，该图像抖动是由上述手抖动检测单元检测出的变焦镜头的倾倒所引起的，该修正信号使上述变焦镜头成为按与上述抖动修正角对应的量来移动摄影范围的规定状态；上述手抖动驱动部基于上述修正信号使变焦镜头成为规定状态；其特征在于，
上述变焦镜头包括具有多个可动透镜组的变倍部、和配置于上述变倍部的像侧的棱镜；
上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜；
上述手抖动驱动部接受上述修正信号，基于以下的条件式(1)，使上述出射平面倾斜，
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
其中，α：出射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率。
另外，另一本发明的摄像装置，具有变焦镜头、摄像元件、手抖动检测单元、手抖动控制单元和手抖动驱动部；上述摄像元件将由上述变焦镜头形成的光学像转换成电信号；上述手抖动检测单元检测上述变焦镜头的倾倒角度；上述手抖动控制单元算出用于修正图像抖动的抖动修正角并发送修正信号，该图像抖动是由上述手抖动检测单元检测出的变焦镜头的倾倒引起的，该修正信号使上述变焦镜头成为按与上述抖动修正角对应的量来移动摄影范围的规定状态；上述手抖动驱动部基于上述修正信号使变焦镜头成为规定状态；其特征在于，
上述变焦镜头包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜；
上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜；
上述手抖动驱动部接受上述修正信号，基于以下的条件式(2)，使上述入射平面倾斜，
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
其中，α：入射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率
D：棱镜厚度。
因此，在本发明及另一本发明的摄像装置中，可以通过使棱镜的入射平面或出射平面倾斜来修正有时在操作快门按钮时产生的透镜系统的倾倒、所谓的因手抖动导致的摄像范围的偏倚，而且可以构成为小型。
在技术方案3记载的发明中，上述变倍部是从物体侧起依次排列前侧透镜组、孔径光阑、后侧透镜组而构成的，设b为广角端状态下的后侧透镜组的光焦度、为广角端状态下的整个透镜系统的光焦度、Bf为从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离、FNO为望远端状态下的光圈数、Ymax为最大像高，满足条件式(3)0.25＜b/＜0.8、  (4)3＜Bf·FNo/Ymax，所以可以更确实地抑制在使出射平面或入射平面倾斜时产生慧形像差、梯形畸变。
在技术方案4记载的发明中，在透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，上述前侧透镜组、上述后侧透镜组都具有至少一个以上可动的透镜组，设DS为广角端状态下的从孔径光阑到像面的沿光轴的距离、TL为广角端状态下的从变焦镜头的最靠近物体侧的透镜面到像面的沿光轴的距离，满足条件式(5)0.4＜DS/TL＜0.7，所以可更进一步抑制产生慧形像差，而且可更加使透镜系统小型化。
在技术方案5记载的发明中，上述棱镜由从物体侧依次布置的第1平行平板、液体、第2平行平板构成，上述第1平行平板的物体侧透镜面为入射平面，上述第2平行平板的像侧透镜面为出射平面，所以可简单地构成可变顶角棱镜。
在技术方案6记载的发明中，上述棱镜由从物体侧依次布置的第1透镜与第2透镜构成；上述第1透镜的物体侧透镜面是成为入射平面的平面，上述第2透镜的像侧透镜面是成为出射平面的平面；上述第1透镜的像侧透镜面与上述第2透镜的物体侧透镜面由具有相同的曲率半径的曲面构成，这些曲面直接或隔着摩擦降低介质可滑动地相接触，所以可减小每驱动量的顶角的变化量，可进行更精密地控制。
附图说明
图1是表示第1实施方式的变焦镜头的光焦度配置与变倍时的各透镜组是否可动及移动轨迹的图。
图2是表示第1实施方式的变焦镜头的透镜结构的图。
图3与图4至图6一起表示在第1实施方式应用了具体数值的数值实施例1的各种像差图，图3是表示在广角端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图4是表示在望远端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图5表示修正在广角端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图6表示修正在望远端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图7是表示第2实施方式的变焦镜头的光焦度配置与变倍时的各透镜组是否可动及移动轨迹的图。
图8是表示第2实施方式的变焦镜头的透镜结构的图。
图9与图10至图12一起表示在第2实施方式应用了具体数值的数值实施例2的各种像差图，图9是表示在广角端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图10是表示在望远端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图11表示修正在广角端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图12表示修正在望远端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图13是表示第3实施方式的变焦镜头的光焦度配置与变倍时的各透镜组是否可动及移动轨迹的图。
图14是表示第3实施方式的变焦镜头的透镜结构的图。
图15与图16至图18一起表示在第3实施方式应用了具体数值的数值实施例3的各种像差图，图15是表示在广角端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图16是表示在望远端状态的球面像差、像散像差、畸变像差及垂轴像差。
图17表示修正在广角端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图18表示修正在望远端状态的相当于0.5度的像抖动的状态的垂轴像差。
图19与图20一起表示棱镜的具体例，图19是概略剖视图。
图20是省略一部分来表示的概略立体图。
图21与图22一起表示棱镜的另一具体例，图21是概略剖视图。
图22是主视图中央纵剖视图。
图23是表示由上述变焦镜头进行的像抖动修正的流程的一例子的图。
图24是表示摄像装置的实施方式的框图。
图25是说明本发明变焦镜头的概念的图。
图26与图27一起说明条件式(1)的概念，图26是说明超过了上限值的状态的图。
图27是说明低于下限值的状态的图。
具体实施方式
下面参照附图对用于实施本发明及另一本发明的变焦镜头及摄像装置的最佳实施方式进行说明。
本发明的变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(1)，使上述出射平面倾斜。
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
其中，α：出射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率。
另外，另一本发明的变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(2)，使上述入射平面倾斜。
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
其中，α：入射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率
D：棱镜厚度。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，由于将棱镜配置在透镜系统的像侧，所以对于修正像抖动所必须的棱角偏移角依存于透镜的焦距。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，为了修正由手抖动等引起的照相机的抖动而导致的像抖动，如以下这样驱动透镜。
设照相机的抖动角度、即由照相机的抖动产生的透镜系统倾倒的角度为θ时，像抖动量、即在像面上从摄影范围的正规位置的偏倚量δy可由δy＝f·tanθ计算出。其中，设焦距为f。
图25表示本发明及另一本发明的变焦镜头的概念。
从变焦镜头a射出的轴上光束b通过棱镜c到达像面d。
此时，入射平面e被固定，出射平面f倾斜了倾斜角α时的出射角(偏移角)α′可由α′＝sin-1(n·sinα)-α算出。该公式的变形为sin(α′+α)＝n·sinα，假定α、α′都为微小值时，由于可近似为sin(α′+α)≈(α′+α)，sinα≈α，所以可变形成α′+α＝n·α，出射角α′可由α′＝α(n-1)计算出。
设从出射平面f到像面d的距离为Bf时，像移量δh可由δh＝Bf·α′＝Bf·α(n-1)表示。
用出射平面f的倾斜导致的像移量δh修正由照相机的抖动导致的像移量δy时，成为δy+δh＝0，假定照相机的抖动角度θ为微小值时，可近似tanθ≈θ，所以成为f·θ+Bf·α(n-1)＝0。
基于以上验证，在本发明的变焦镜头中，照相机抖动了抖动角度θ时，可通过使出射平面f倾斜由以下的条件式(1)表示的修正角α来修正由照相机的抖动导致的像抖动。
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
另外，在另一本发明的变焦镜头中，入射平面e倾斜了倾斜角α、出射平面f固定的情况下，像移量δh从上述验证成为如下这样。其中，设棱镜厚度为D。
δh＝(Bf+D/n)·α(n-1)
为此，在用由入射平面e的倾斜导致的像移量δh修正由照相机的抖动导致的像移量δy的情况下，成为δy+δh＝0，假定照相机的抖动角度θ为微小值时，可近似tanθ≈θ，所以成为f·θ+(Bf+D/n)·α(n-1)＝0。
基于以上验证，在另一本发明的变焦镜头中，照相机抖动了抖动角度θ时，可通过使入射平面e倾斜由以下的条件式(2)表示的修正角α来修正由照相机的抖动导致的像抖动。
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
此外，在进行100％修正由照相机的抖动导致的像抖动的情况下，基于上述条件式(1)或(2)，可以使出射平面f或入射平面e倾斜，即使不完全修正，也可以缓和像抖动，因此提高像质量。即，在上述条件式(1)或(2)不100％满足时，也可以期待相应的效果。
如上所述，在将可变顶角棱镜配置在光学系统中的情况下，存在产生彗差、色差变动、或产生梯形畸变这些问题。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，通过将可变顶角棱镜配置在光学系统的最靠近像侧，可以谋求可变顶角棱镜的小型化。然而，为了得到更好的光学性能，需要在光学系统自身上下工夫。
第1点在于，出射光瞳位置从像面离开，总之是主光线以与光轴平行的状态到达像面。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，由于通过可变顶角棱镜的光束不是平行光，所以主光线与光轴的夹角变大时，会产生梯形畸变。但是，在用摄像元件记录被摄物体的情况下，为了消除由微透镜阵列导致的光束的边缘亮度降低，所以着眼于出射光瞳位置距离像面位置较远的点。其结果，抑制了产生梯形畸变。
第2点在于，在使棱镜的顶角变化时产生彗差。
在将可变顶角棱镜配置到变焦镜头的最靠近像侧的情况下，随着焦距变大，用于修正同样量的像抖动的顶角变化变大。为此，修正像抖动时所必须的停止精度不依存变焦镜头的焦距，为恒定。
然而，当变焦比变大时，顶角的变化量变大，所以发生容易产生彗差的问题。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，通过从可变顶角棱角到像面的距离较大，而构成为即使小的偏移角也能使像较大的移动。
倾斜角α变大时，会产生彗差，因此要抑制得到规定的像移量所必需的倾斜角α时，关键是增加距离L，但这样会引起大型化。
该彗差量依存于变焦镜头的光圈数(孔径比)。
设光圈数为FNo时，轴上光束对入射平面的入射最大角θF可由θF＝tan-1(1/2FNo)计算出。
此时，棱镜的倾斜角α与入射最大角θF之比θF/α变大时，产生的彗差变大，所以在本发明及另一本发明的变焦镜头中，通过减小θF/α来抑制在使棱镜的顶角变化时产生的彗差。
图25表示本发明及另一本发明的变焦镜头的概念。
从变焦镜头a射出的轴上光束b通过棱镜c到达像面d。
此时，固定入射平面e、出射平面f倾斜了倾斜角α[rad]时的像移量δy由δy＝L·α(n-1)表示。其中，L是从出射平面f到像面d的距离，n是棱镜c的折射率。
在得到规定的像移量δy的情况下，越增大从棱镜到像面的距离L，可越减小倾斜角α。
为此，在本发明及另一本发明的变焦镜头中，在不引起极端大型化的状态下尽量增大从棱镜到像面的距离L。
通过如上这样构成，将可变顶角棱镜配置到变焦镜头的最靠近像侧，使顶角变化，从而可抑制产生使像移动时所引起的彗差、梯形畸变，可得到更良好的光学性能。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，上述变倍部是从物体侧起依次排列前侧透镜组、孔径光阑、后侧透镜组而成，设b为在广角端状态的后侧透镜组的光焦度、为在广角端状态的整个透镜系统的光焦度、Bf为从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离、FNo为在望远端状态的光圈数、Ymax为最大像高，最好满足以下条件式(3)、(4)。
(3)0.25＜b/＜0.8
(4)3＜Bf·FNo/Ymax
条件式(3)为规定出射光瞳位置的条件式。
在超过了条件式(3)的上限值的情况下，由于前侧透镜组的光焦度向负增强，所以如图26所示，入射到棱镜的主光线以接近光轴的方式入射，且其入射角变小。其结果，在图像周边部产生梯形畸变，所以不理想。
反之，在低于条件式(3)的下限值的情况下，后侧透镜组的光焦度变弱，所以如图27所示，入射到棱镜的主光线以远离光轴的方式入射，且其入射角变大。其结果，在图像周边部产生梯形畸变，所以不理想。另外，由于通过棱镜的光束远离光轴，所以引起棱镜直径的大型化，则与本发明及另一本发明的变焦镜头的主旨相反。
条件式(4)是规定后焦距(back focus)的条件式。
在低于条件式(4)的下限值的情况下，后焦距变短，所以使像移动规定量时所必须的棱镜的偏移角变大。其结果，难以良好地抑制使像移动时所产生的彗差的变动。
此外，在本发明及另一本发明的变焦镜头中，更优选是设条件式(4)的上限值为12。若后焦距过长，则整个透镜系统的大小过于大型化，并不理想。
在本发明及另一本发明的变焦镜头中，为了谋求透镜直径的小型化和高性能化的平衡，在透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，上述前侧透镜组、上述后侧透镜组都具有至少一个可动的透镜组，设DS为从广角端状态的孔径光阑到像面的沿光轴的距离、TL为从广角端状态的变焦镜头的最靠近物体侧的透镜面到像面的沿光轴的距离，最好满足以下条件式(5)。
(5)0.4＜DS/TL＜0.7
在变焦镜头中，在修正随视场角变化的轴外像差的变动上，积极地使通过各透镜组的轴外光束的高度变化是有效的。特别是在夹着孔径光阑在物体侧和像侧配置可动透镜组的情况下，可良好地修正透镜位置状态从焦距最短的广角端状态变化到焦距最长的望远端状态时产生的轴外像差的变动。
另外，在可动透镜组仅存在于孔径光阑的物体侧的情况下，在可动透镜组的移动空间方面，孔径光阑位置向像侧移动。其结果，通过配置于从孔径光阑离开的位置的透镜组的轴外光束从光轴离开，因此不能充分实现透镜直径的小型化。同样，在可动透镜组仅存在于孔径光阑的像侧的情况下，结果也不能充分实现透镜直径的小型化。
从以上得知，在本发明及另一本发明的变焦镜头中，要同时实现透镜直径的小型化和更高性能化这两方面，最好前侧透镜组、后侧透镜组都具有至少一个可动透镜组。
条件式(5)是规定透镜系统中孔径光阑的位置的条件式。
在低于条件式(5)的下限值的情况下，在广角端状态，通过位于最靠近物体侧的透镜组的轴外光束远离光轴，不能充分实现透镜直径的小型化。
在超过了条件式(5)的上限值的情况下，通过后侧透镜组的轴外光束远离光轴，在图像周边部产生很大的慧形像差，难以得到规定的光学性能。
在图19、图20及图21、图22中表示可用于本发明及另一本发明的变焦镜头的(可变顶角)棱镜。
图19及图20所示的棱镜1是用框体4、5保持两张透明的平行平板2(第1平行平板)、3(第2平行平板)的周缘，由折皱状的密封橡胶6封闭上述框体4、5的周缘之间，在由两张平行平板2、3、框体4、5及密封橡胶6密封而成的空间内封入液体7而成的棱镜。
并且，第1平行平板2的物体侧表面2a作为入射平面，第2平行平板的像侧表面3a作为出射平面。轴4a、4a从框体4沿水平方向突出，而且轴5a、5a从框体5沿铅直方向突出。
上述平行平板2、3例如可使用玻璃板，而且，液体7可应用在可见光区域具有足够的透射率的、且具有均匀透射率的例如水、甘油、硅油等，而且，只要是满足上述条件，也可以使用硅凝胶等凝胶体。此外，当然不限于在此列举的具体材料。
上述框体4被支承成可绕轴4a、4a转动，而且，框体5被支承成可绕轴5a、5a转动。并且，通过使框体4倾斜运动，从而被该框体4支承的平行平板2被向箭头P方向倾斜运动，由此，摄影区域向铅直方向移动。另外，通过使框体5倾斜运动，从而被该框体5支承的平行平板3被向箭头Y方向倾斜运动，由此，摄影区域向水平方向移动。因此，通过选择框体4、5的倾斜运动方向和角度，可以使摄影区域向以光轴为中心的全部方向移动。
图21及图22所示的棱镜8是组合作为第1棱镜的平凹透镜9(物体侧透镜面9a为平面、像侧透镜面9b为凹面的形状的透镜)、和作为第2透镜的凸平透镜10(物体侧透镜面10a为凸面、像侧透镜面10b为平面的形状的透镜)，平凹透镜9的凹面9b和凸平透镜10的凸面10a具有大致相同的曲率半径，以使平面9a、10b为外侧，带有曲率的一侧9b、10a为内侧的方式做成几乎贴紧的构造，从而做成棱镜8。通过固定平凹透镜9、使凸平透镜10沿上述曲面9b、10a移动，从而各自的平面9a与10b之间的角度发生变化。
上述两个透镜9、10支承于壳体11。壳体11是从正面看大致呈圆形的主部11a和从该主部11a的上下和左右向外方突出的四个驱动部11b、11c、11d、11e形成为一体而成的。
在上述壳体11的主部11a的前表面上形成有比主部11a的外形小一圈的圆形的安装孔11f，上述平凹透镜9保持于该安装孔11f中。
壳体11的上述驱动部11b、11c、11d、11e分别具有前面部x、后面部y以及在外端连接前面部x与后面部y的连接部z。而且，在各驱动部11b、11c、11d、11e处，在前面部x的内表面固定有磁体12，在后面部y的内表面上固定有与磁体12相对的轭铁13。
上述凸平透镜10保持于透镜保持框14中。
透镜保持框14中的各个线圈保持部14b、14c、14x、14x(在图22中仅示出上下的线圈保持部14b、14c)从圆形的框体14a的上下和左右向外突出，凸平透镜10保持于框体14a中，在各线圈保持部14b、14c、14x、14x的后表面上分别支承有(可动式)线圈15、15、…。
上述透镜保持框14的四个线圈保持部14b、14c、14x、14x分别插入到壳体11的驱动部11b、11c、11d、11e内，由此，在各驱动部11b、11c、11d、11e处，线圈15、15、…位于磁体12、12、…与轭铁13、13、…之间。而且，凸平透镜10的物体侧面(凸面)10a成为与平凹透镜9的像侧面(凹面)9b几乎接触的状态，在两个面9b与10a之间夹着作为降低摩擦的介质的油16。
在上述棱镜8中，根据向保持于透镜保持框14的线圈保持部14b、14c、14x、14x的线圈15、15、…的通电的有无和通电方向，透镜保持框14在规定的范围内向上下和左右移动。例如，在向透镜保持框14的上侧的线圈保持部14b的线圈15通电了的情况下，在通电的方向为被向形成于磁体12与轭铁13之间的磁场吸引的方向(以下，称为“吸引方向”)时，透镜保持框14向上移动，使得线圈15位于上述磁场之中；在通电方向为形成于磁体12与轭铁13之间的磁场排斥的方向(以下，称为“排斥方向”)时，透镜保持框14向下移动，使得线圈15脱离上述磁场。
因而，在向形成于透镜保持框14的四个线圈部14b、14c、14x、14所保持的所有线圈15、15、…进行同方向的通电的情况下，透镜保持框14保持于如图22所示的中立状态，因而，保持于该透镜保持框14的凸平透镜10位于使其光轴与光学系统的光轴重合的位置。
例如，在对上侧的线圈保持部14b的线圈15向吸引方向通电，对其余的线圈15、15、15不通电或向排斥方向通电的情况下，透镜保持框14(因而，凸平透镜10)向上方移动；在对下侧的线圈保持部14c的线圈15向吸引方向通电，对其余的线圈15、15、15不通电或向排斥方向通电的情况下，透镜保持框14(因而，凸平透镜10)向下方移动；同样，在仅对左侧或右侧的线圈保持部14x或14x的线圈15向吸引方向通电，对其余的线圈15、15、15不通电或向排斥方向通电的情况下，透镜保持框14(因而，凸平透镜10)分别向左方或向右方移动。
在对上侧和左侧的线圈保持部14b、14x的线圈15、15向吸引方向通电，对其余的线圈15、15不通电或向排斥方向通电的情况下，透镜保持框(因而，凸平透镜10)向左上方移动；在对下侧和右侧的线圈保持部14c、14x的线圈15、15向吸引方向通电，对其余的线圈15、15不通电或向排斥方向通电的情况下，透镜保持框(因而，凸平透镜10)向右下方移动。
如上所述，通过调整向四个线圈保持部14b、14c、14x、14x所支承的线圈15、15、…各自通电的电流量，可以调整向各个方向的移动量。因而，通过调整向四个线圈保持部14b、14c、14x、14x所支承的线圈15、15、…各自通电的通电方向和电流量，可以使透镜保持框(因而，凸平透镜10)向以光学系统的光轴为中心的360°方向的任意方向且使其移动必要的量。
而且，由于凸平透镜10的物体侧面10a沿着平凹透镜9的像侧面9b移动，所以平凹透镜9的物体侧面(入射平面)9a与凸平透镜10的像侧面(出射平面)10b的夹角、即顶角被改变。因而，除了上述入射平面9a与出射平面10b平行地相对着的情况之处，即在具有顶角的情况下，平行于光学系统的光轴地入射到入射平面9a的光束相对于光学系统的光轴具有一定角度地从出射平面10b射出。因而，通过使入射平面9a与出射平面10b之间产生倾斜，可以使摄影范围朝几乎垂直于光学系统的光轴的方向仅移动与基于该倾斜的顶角相应的方向和量。另外，也能以凸平透镜10的平面10b为入射平面，以平凹透镜9的平面9a为出射平面来进行使用。另外，即使是图19、图20、图21及图22中所示的棱镜以外的可变顶角棱镜，也可以用于本发明的变焦镜头。
图23表示关于本发明及另一本发明的变焦镜头的防振动作的流程。
基于由抖动检测系统输出的抖动信息、和由焦距检测系统输出的焦距信息，通过运算系统基于预先存储于运算系统的系数来计算出修正手抖动所需要的修正量。从运算系统将修正量作为修正信息给予驱动系统，由驱动系统向棱镜施加驱动量。
作为抖动检测系统是使用角速度传感器，独立检测相对的两个方向的角速度。焦距检测系统基于从基准位置起的透镜驱动量、或可转换成透镜驱动量的移动量(例如当使用上述棱镜8时，向4个线圈15、15、…的供给电流的方向和量)输出可转换成焦距的信息。
然后，参照图1～图18和表1～表15，对本发明及另一本发明的变焦镜头的实施方式和将具体数值应用于各实施方式的数值实施例进行说明。
另外，在各数值实施例中所采用的非球面形状可以用以下的公式1来表达。
[公式1] X＝cy2/(1+(1-(1+κ)c2y2)1/2)+Ay4+By6+…
其中，y是从光轴起的高度，x是下垂量，c是曲率，κ是圆锥常数，A、B、…是非球面系数。
图1表示第1实施方式的变焦镜头20的光焦度配置，该变焦镜头20是从物体侧依次排列具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3、具有正的光焦度的第4透镜组G4、具有正的光焦度的第5透镜组G5及棱镜P而构成的。在从广角端状态变倍到望远端状态时，第2透镜组G2朝像侧移动，使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔减小。此时，第1透镜组G1、第3透镜组G3、第5透镜组G5及棱镜P是固定的；第4透镜组G4移动，并且在近距离对焦时向物体侧移动，以修正伴随第2透镜组G2的移动而产生的像面位置的变动。
图2是表示第1实施方式的变焦镜头20的透镜结构的图，各透镜组是如下的结构。
第1透镜组G1由接合透镜L11和正透镜L12构成，上述接合透镜L11是接合将凸面朝向物体侧的弯月状的负透镜和将凸面朝向物体侧的正透镜而成，上述正透镜L12将凸面朝向物体侧。第2透镜组G2由负透镜L21和接合透镜L22构成，上述负透镜L21呈弯月状并将凹面朝向像侧，上述接合透镜L22是接合双凹状的负透镜和将凸面朝向物体侧的弯月状的正透镜而成。第3透镜组G3由双凸状的正透镜L3构成。第4透镜组G4由接合正透镜L4构成，该接合正透镜L4是接合双凸状的正透镜和将凹面朝向物体侧的弯月状的负透镜而成。第5透镜组G5由将凹面朝向像侧的弯月状的负透镜L51和双凸透镜L52构成。棱镜P是图19和图20所示结构的附图标记1所指的棱镜。
另外，孔径光阑S接近第3透镜组G3的物体侧地配置，在变倍时是固定的。
表1中表示将具体数值应用于第1实施方式的数值实施例1的各项参数的值。另外，以下的各项参数表中的面编号表示从物体侧起的第i个面，曲率半径表示该面的轴上曲率半径，光焦度表示相对于该面d线(λ＝587.6nm)的值，阿贝数表示相对于该面的d线的值，f表示焦距，FNo表示光圈数，2ω表示视场角。此外，所谓曲率半径O表示平面。
表1
 f     8.14～38.32
 FNo     2.88～3.24
 2ω     60.60～13.27°
面编号 曲率半径  面间  光焦度  阿贝数
1： 58.0469  1.200  1.92286  20.9
2： 31.8566  3.472  1.77250  49.6
3： 385.6446  0.200
4： 26.5423  2.557  1.69680  55.3
5： 72.1279  (D5)
6： 72.1279  0.600  1.88300  40.8
7： 7.7200  4.387
8： -31.7152  0.500  1.49700  81.6
9： 9.1943  2.299  1.90366  31.1
10： 30.4291  (D10)
11： 0.0000  4.000 (孔径光阑)
12： 85.6791  1.335  1.76802  49.3
13： -43.0892  (D13)
14： 33.2563  2.706  1.49700  81.6
 15： -14.3230  0.500  1.94595  18.0
 16： -19.0368  (D16)
 17： 36.0011  0.500  1.94595  18.0
 18： 25.0000  2.546
 19： 100.0000  1.249  1.62041  60.3
 20： -30.7532  1.000
 21： 0.0000  0.500  1.51680  64.2
 22： 0.0000  3.000  1.51341  61.2
 23： 0.0000  0.500  1.51680  64.2
 24 0.0000  (Bf)
第12面和第20面由非球面构成。因此，将数值实施例1中的这些面的4次、6次、8次和10次的非球面系数A、B、C和D与圆锥常数κ一起表示于表2中。另外，在表2和下面表示非球面系数的表中，“E-i”是表示以10为底的指数表达、即“10-i”，例如“0.26029E-05”表示(0.26029×10-5)。
表2
第12面     κ＝-2.195038    A＝-0.328381E-04  B＝+0.772945E-06C＝-0.452069E-07  D＝+0.749312E-09
第20面     κ＝0.000000     A＝+0.512475E-04  B＝-0.870496E-06C＝+0.335183E-07  D＝-0.418081E-09
在镜头位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的面间隔D5、第2透镜组G2与孔径光阑S之间的面间隔D10、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的面间隔D13以及第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的面间隔D16产生变化。因此，在表3中表示广角端状态(f＝8.143)和望远端状态(f＝38.317)下的数值实施例1中的上述各面间隔和后焦距Bf。
表3  可变间隔表
 f  8.143  38.317
 D5  0.900  17.980
 D10  18.881  1.801
 D13  11.469  6.016
 D16  3.865  9.288
 Bf  12.127  12.127
在下面的表4中表示在数值实施例1中分别在广角端状态(f＝8.143)及望远端状态(f＝38.317)修正0.5度的像抖动所需要的棱镜的入射平面及出射平面的倾斜角。
表4
f 8.143 38.317
入射平面 0.652度 3.060度
出射平面 0.652度 3.060度
在表5中表示数值实施例1的b、Ymax及上述各条件式(3)～(5)的对应值。
表5
b＝0.051
Ymax＝4.55
(3)b/＝0.415
(4)Bf·FNo/Ymax＝8.635
(5)DS/TL＝0.564
图3和图4分别表示数值实施例1的无限远对焦状态下的诸像差图，图3表示广角端状态(f＝8.143)下的诸像差图，图4表示望远端状态(f＝38.317)下的诸像差图。
在图3和图4的各像差图中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散像差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在垂轴像差图中，A表示半视场角，y表示像高。
图5和图6分别表示在数值实施例1的无限远对焦状态下按要修正0.5度的像抖动所需的量，将平面玻璃3倾斜时的垂轴像差图。图5表示广角端状态(f＝8.143)下的垂轴像差图，图6表示望远端状态(f＝38.317)下的垂轴像差图。
从各像差图可知，数值实施例1良好地修正了诸像差，具有优良的成像性能。
图7表示第2实施方式的变焦镜头30的光焦度配置，该变焦镜头30是从物体侧依次排列具有负的光焦度的第1透镜组G1、具有正的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3这三个透镜组及棱镜P而构成的。在从广角端状态变倍到望远端状态时，第1透镜组G1一旦向像侧移动后，再向物体侧移动，第2透镜组G2向物体侧移动，使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔减少，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔增大。此时，第3透镜组G3、棱镜P在光轴方向上是固定的，第3透镜组G3在近距离对焦时向物体侧移动。
图8是表示第2实施方式的变焦镜头30的透镜结构的图，各透镜组是如下的结构。
第1透镜组G1由将凸面朝物体侧的弯月状的负透镜L11和将凸面朝向物体侧的弯月状的正透镜L12构成。第2透镜组G2由接合透镜L21和双凸状的正透镜L22构成，上述接合透镜L21是接合从物体侧依次排列的正透镜和负透镜而成，上述正透镜呈弯月状并将凸面朝向物体侧，上述负透镜呈弯月状并将凹面朝向像侧。第3透镜组G3由将凸面朝向物体侧的弯月状的正透镜L3构成。棱镜P是图19和图20中所示结构的附图标记1所指的棱镜。
另外，孔径光阑S接近第2透镜组G2的物体侧地配置，在变倍时，与第2透镜组G2一起移动。
表6中表示将具体数值应用于第2实施方式的数值实施例2的各项参数的值。
表6
 f  8.03～26.48
 FNo  2.88～5.72
 2ω  61.26～19.49°
面编号 曲率半径  面间隔  光焦度  阿贝数
1： 192.3597  1.000  1.79668  45.4
2： 6.6890  2.874
3： 13.3351  1.394  1.84666  23.8
4： 35.9996  (D4)
5： 0.0000  0.100 (孔径光阑)
6： 6.4472  3.434  1.80610  40.7
7： 13.6986  0.800  1.92286  20.9
8： 5.6517  0.604
9： 16.0772  1.558  1.65160  58.4
10： -20.7709  (D10)
11： 16.6457  1.704  1.49700  81.6
12： 666.6667  0.700
13： 0.0000  0.500  1.51680  64.2
14： 0.0000  1.500  1.51341  61.2
15： 0.0000  0.500  1.51680  64.2
16： 0.0000  (Bf)
第2面和第6面由非球面构成。因此，将数值实施例2中的这些面的4次、6次、8次和10次的非球面系数A、B、C和D与圆锥常数κ一起表示于表7。
表7
第2面     κ＝-1.867517    A＝+0.443526E-03  B＝-0.213251E-05C＝-0.000000E-00  D＝+0.000000E-00
第6面     κ＝-0.682338    A＝+0.130127E-03  B＝+0.385416E-05C＝-0.653694E-07  D＝+0.239730E-08
在镜头位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1与孔径光阑S之间的面间隔D4以及第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的面间隔D10发生变化。因此，表8中表示广角端状态(f＝8.034)和望远端状态(f＝26.480)下的数值实施例2中的上述各面间隔和后焦距Bf。
表8  可变间隔表
 f  8.034  26.480
 D4  19.712  2.532
 D10  10.954  33.084
 Bf  3.506  3.506
在下面的表9中表示在数值实施例2中分别在广角端状态(f＝8.043)及望远端状态(f＝26.480)修正0.5度的像抖动所需要的棱镜的入射平面及出射平面的倾斜角。
表9
f 8.043 26.480
入射平面 0.652度 3.060度
出射平面 2.22度 7.24度
在表10中表示数值实施例2的b、Ymax及上述各条件式(3)～(5)的对应值。
表10
b＝0.063
Ymax＝4.55
(3)b/＝0.509
(4)Bf·FNo/Ymax＝4.408
(5)DS/TL＝0.509
图9和图10分别表示数值实施例2的无限远对焦状态下的诸像差图，图9表示广角端状态(f＝8.034)下的诸像差图，图10表示望远端状态(f＝26.480)下的诸像差图。
在图9和图10的各像差图中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散像差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。在垂轴像差图中，A表示半视场角，y表示像高。
图11和图12分别表示在数值实施例2的无限远对焦状态下按修正0.5度的像抖动所需的量，使平面玻璃3倾斜时的垂轴像差图。图11表示广角端状态(f＝8.034)下的垂轴像差图，图12表示望远端状态(f＝26.408)下的垂轴像差图。
从各像差图可知，本实施例良好地修正了诸像差，具有优良的成像性能。
图13表示第3实施方式的变焦镜头40的光焦度配置，该变焦镜头40是从物体侧依次排列具有正的光焦度的第1透镜组G1、具有负的光焦度的第2透镜组G2、具有正的光焦度的第3透镜组G3、具有正的光焦度的第4透镜组G4、具有正的光焦度的第5透镜组G5及棱镜P而构成的。在从广角端状态变倍到望远端状态时，第2透镜组G2朝像侧移动，使得第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的空气间隔增大，第2透镜组G2与第3透镜组G3之间的空气间隔减小。此时，第1透镜组G1、第3透镜组G3、第5透镜组G5及棱镜P是固定的；第4透镜组G4移动，并在近距离对焦时朝物体侧移动，以修正伴随第2透镜组G2的移动而产生的像面位置的变动。
图14是表示第3实施方式的变焦镜头40的透镜结构的图，各透镜组是如下的结构。
第1透镜组G1由接合透镜L11和正透镜L12构成，上述接合透镜L11是接合将凸面朝向物体侧的弯月状的负透镜与将凸面朝向物体侧的正透镜而成，上述正透镜L12将凸面朝向物体侧。第2透镜组G2由负透镜L21和接合透镜22构成，上述负透镜L21呈弯月状并将凹面朝向像侧，上述接合透镜22是接合双凹状的负透镜与将凸面朝向物体侧的弯月状的正透镜而成。第3透镜组G3由双凸状的正透镜L3构成。第4透镜组G4由接合正透镜L4构成，该接合正透镜L4是接合双凸状的正透镜与将凹面朝向物体侧的弯月状的负透镜而成。第5透镜组G5由双凸透镜L52和将凹面朝向像侧的弯月状的负透镜L51构成。棱镜P使用图21和图22中所示的附图标记8所指的棱镜。
另外，孔径光阑S接近第3透镜组G3的物体侧地配置，在变倍时是固定的。
表11中表示将具体的数值应用于第3实施方式的数值实施例3的各项参数。
表11
 f  8.14～38.32
 FNo  2.88～3.24
 2ω  60.60～13.27°
面编号 曲率半径 面间隔 光焦度 阿贝数
1： 58.0469 1.200  1.92286 20.9
2： 31.8566 3.472  1.77250 49.6
3： 385.6446 0.200
4： 26.5423 2.557  1.69680 55.3
5： 72.1279 (D5)
6： 72.1279 0.600  1.88300 40.8
7： 7.7200 4.387
8： -31.7152  0.500  1.49700  81.6
9： 9.1943  2.299  1.90366  31.1
10： 30.4291  (D10)
11： 0.0000  4.000 (孔径光阑)
12： 85.6791  1.335  1.76802  49.3
13： -43.0892  (D13)
14： 33.2563  2.706  1.49700  81.6
15： -14.3230  0.500  1.94595  18.0
16： -19.0368  (D16)
17： 36.0011  0.500  1.94595  18.0
18： 25.0000  2.546
19： 100.0000  1.249  1.62041  60.3
20： -30.7532  1.000
21： 0.0000  0.800  1.51680  64.2
22： 15.0000  0.200  1.51341  61.2
23： 15.0000  3.000  1.51680  64.2
24： 0.0000  (Bf)
第12面和第20面由非球面构成。因此，将数值实施例3中的这些面的4次、6次、8次和10次的非球面系数A、B、C和D与圆锥常数κ一起表示于表12。
表12
第12面     κ＝-2.195038    A＝-0.328381E-04  B＝+0.772945E-06C＝-0.452069E-07  D＝+0.749312E-09
第20面     κ＝0.000000     A＝+0.512475E-04  B＝-0.870496E-06C＝+0.335183E-07  D＝-0.418081E-09
在镜头位置状态从广角端状态向望远端状态变化时，第1透镜组G1与第2透镜组G2之间的面间隔D5、第2透镜组G2与孔径光阑S之间的面间隔D10、第3透镜组G3与第4透镜组G4之间的面间隔D13以及第4透镜组G4与第5透镜组G5之间的面间隔D16发生变化。因此，在表13中表示广角端状态(f＝8.143)和望远端状态(f＝38.317)下的数值实施例3中的上述各面间隔和后焦距Bf。
表13  可变间隔表
 f  8.143  38.317
 D5  0.900  17.980
 D10  18.881  1.801
 D13  11.469  6.016
 D16  3.865  9.288
 Bf  12.132  12.132
在下面的表14中表示在数值实施例3中分别在广角端状态(f＝8.143)及望远端状态(f＝38.317)修正0.5度的像抖动所需要的棱镜的入射平面及出射平面的倾斜角。
表14
f 8.143 38.317
入射平面 0.652度 3.060度
出射平面 0.649度 3.060度
在表15中表示数值实施例3的b、Ymax及上述各条件式(3)～(5)的对应值。
表15
b＝0.051
Ymax＝4.55
(3)b/＝0.415
(4)Bf·FNo/Ymax＝8.639
(5)DS/TL＝0.564
图15和图16分别表示数值实施例3的无限远对焦状态下的诸像差图，图15表示广角端状态(f＝8.143)下的诸像差图，图16表示望远端状态(f＝38.317)下的诸像差图。
在图15和图16的各像差图中，球面像差图中的实线表示球面像差，像散像差图中的实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。垂轴像差图中A表示半视场角，y表示像高。
图17和图18分别表示在数值实施例3的无限远对焦状态下按修正0.5度的像抖动所需的量，使凸平透镜10倾斜时的垂轴像差图。图17表示广角端状态(f＝8.143)下的垂轴像差图，图18表示望远端状态(f＝38.317)下的垂轴像差图。
从各像差图可明显得知，数值实施例3良好地修正了诸像差，具有优良的成像性能。
在图24中表示应用了本发明摄像装置的实施方式。
摄像装置100具有变焦镜头110，并且具有将由变焦镜头110形成的光学像转换成电信号的摄像元件120。另外，作为摄像元件120，例如可采用使用了CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补型金属氧化物半导体)等光电转换元件的摄像元件。在上述变焦镜头110中可以应用本发明的变焦镜头，在图24中，将图2中所示的第1实施方式的变焦镜头20的透镜组简化成一个透镜而表示。当然，不仅可以使用第1实施方式的变焦镜头20，还可以使用第2实施方式和第3实施方式的变焦镜头30和40、或者用本说明书中所示的实施方式以外的方式构成的本发明的变焦镜头。
由上述摄像元件120形成的电信号通过影像分离电路130将调焦控制用的信号送到控制电路140，影像用的信号向影像处理电路送出。已送到影像处理电路的信号被加工成适于其后的处理的形态后，供到由显示装置进行的显示、向记录介质的记录、由通信机构进行的传送等各种的处理中。
例如将变焦距按钮的操作等来自外部的操作信号输入到控制电路140，根据该操作信号进行各种处理。例如，当输入由变焦距按钮发出的变焦距指令时，为了成为基于指令的焦距状态，借助驱动电路150、160使驱动部151、161动作，使各透镜组G2、G4向规定的位置移动。由各传感器152、162所得到的各透镜组G2、G4的位置信息被输入到控制电路140中，在向驱动电路150、160输出指令信号时被参照。此外，控制电路140基于从上述影像分离电路130送来的信号检查调焦状态，为了得到最佳的调焦状态，借助驱动电路160使驱动部161动作，并控制第4透镜组G4的位置。
摄像装置100具有修正手抖动的功能。例如，用手抖动检测单元170检测到快门按钮的按下所引起的变焦镜头110的抖动角度时，例如由独立检测相对的两个方向的角度度的两个角速度传感器构成的手抖动检测单元170检测变焦镜头110的抖动角度，并输出该检测信号。然后，来自该手抖动检测单元170的检测信号被输入到控制电路140中，由该控制电路140算出棱镜1的顶角，该棱镜1的顶角用于补偿由上述变焦镜头110的抖动引起的图像的抖动。为了使棱镜1的平行平板2和/或3倾斜运动成上述计算出的顶角，通过驱动电路180使驱动部181动作，使平行平板2和/或3倾斜运动规定的角度。上述平行平板2和3的倾斜角度由传感器182来检测，由该传感器182获得的上述平行平板2和3的倾斜角度信息被输入到控制电路140中，在向驱动电路180送出指令信号时被参照。
上述摄像装置100，作为具体的产品，可以采取各种方式。例如，作为数字式静止图像照相机、数字摄像机、带照相机的手机、带照相机的PDA(个人数字助理)等数字输入输出设备的照相机部等，可以广泛应用。
另外，在上述的各实施方式和数值实施例中所示的各部分的具体的形状和数值，都只不过表示实施本发明时进行的具体化方式的一个例子，因此本发明的技术范围不能被解释为仅限于此。

Claims (8)

1.一种变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，其特征在于，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(1)，使上述出射平面倾斜，
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
其中，α：出射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率。
2.一种变焦镜头，包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜，其特征在于，上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜，基于以下的条件式(2)，使上述入射平面倾斜，
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
其中，α：入射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率
D：棱镜厚度。
3.根据权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，上述变倍部是从物体侧起依次排列前侧透镜组、孔径光阑、后侧透镜组而构成，满足以下的条件式(3)、(4)，
(3)0.25＜b/＜0.8
(4)3＜Bf·FNo/Ymax，
其中，b：广角端状态下的后侧透镜组的光焦度
：广角端状态下的整个透镜系统的光焦度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
FN0：望远端状态下的光圈数
Ymax：最大像高。
4.根据权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，在透镜位置状态从广角端状态变化到望远端状态时，上述前侧透镜组、上述后侧透镜组都具有至少一个可动的透镜组，
满足以下的条件式(5)，
(5)0.4＜DS/TL＜0.7
其中，DS：广角端状态下的从孔径光阑到像面的沿光轴的距离
TL：广角端状态下的从变焦镜头的最靠近物体侧的透镜面到像面的沿光轴的距离。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，上述棱镜由从物体侧依次布置的第1平行平板、液体、第2平行平板构成，上述第1平行平板的物体侧透镜面为入射平面，上述第2平行平板的像侧透镜面为出射平面。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的变焦镜头，其特征在于，
上述棱镜由从物体侧依次布置的第1透镜与第2透镜构成；
上述第1透镜的物体侧透镜面是成为入射平面的平面，上述第2透镜的像侧透镜面是成为出射平面的平面；
上述第1透镜的像侧透镜面与上述第2透镜的物体侧透镜面由具有相同的曲率半径的曲面构成，这些曲面直接或隔着摩擦降低介质可滑动地相接触。
7.一种摄像装置，该摄像装置具有变焦镜头、摄像元件、手抖动检测单元、手抖动控制单元和手抖动驱动部；上述摄像元件将由上述变焦镜头形成的光学像转换成电信号；上述手抖动检测单元检测上述变焦镜头的倾倒角度；上述手抖动控制单元算出用于修正图像抖动的抖动修正角并发送修正信号，该图像抖动是由上述手抖动检测单元检测出的变焦镜头的倾倒所引起的，该修正信号使上述变焦镜头成为按与上述抖动修正角对应的量来移动摄影范围的规定状态；上述手抖动驱动部基于上述修正信号使变焦镜头成为规定状态；其特征在于，
上述变焦镜头包括具有多个可动透镜组的变倍部、和配置于上述变倍部的像侧的棱镜；
上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述出射平面相对于光轴倾斜；
上述手抖动驱动部接受上述修正信号，基于以下的条件式(1)，使上述出射平面倾斜，
(1)α＝-f·θ/[Bf(n-1)]
其中，α：出射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率。
8.一种摄像装置，该摄像装置具有变焦镜头、摄像元件、手抖动检测单元、手抖动控制单元和手抖动驱动部；上述摄像元件将由上述变焦镜头形成的光学像转换成电信号；上述手抖动检测单元检测上述变焦镜头的倾倒角度；上述手抖动控制单元算出用于修正图像抖动的抖动修正角并发送修正信号，该图像抖动是由上述手抖动检测单元检测出的变焦镜头的倾倒所引起的，该修正信号使上述变焦镜头成为按与上述抖动修正角对应的量来移动摄影范围的规定状态；上述手抖动驱动部基于上述修正信号使变焦镜头成为规定状态；其特征在于，
上述变焦镜头包括具有多个可动透镜组的变倍部、配置于上述变倍部的像侧的棱镜；
上述棱镜具有供来自上述变倍部的光束入射的入射平面、和向像面射出光束的出射平面，可使上述入射平面相对于光轴倾斜；
上述手抖动驱动部接受上述修正信号，基于以下的条件式(2)，使上述入射平面倾斜，
(2)α＝-f·θ/[(Bf+D/n)·(n-1)]
其中，α：入射平面的法线与光轴的夹角角度
f：整个透镜系统的焦距
θ：透镜系统倾倒的角度
Bf：从棱镜的出射平面到像面的沿光轴的距离
n：棱镜的折射率
D：棱镜厚度。
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