专利名称：变焦镜头和摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在CCD型图像传感器或CMOS型图像传感器等固体摄像元件上，使光学像成像的变焦镜头和摄像装置。
背景技术：
近年来，对于安装有具备CCD(Charge Coupled Devices)型图像传感器或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型图像传感器等固体摄像元件小型摄像单元的小型数字照相机和摄像机，要求其固体摄像元件高像素化的同时，希望其具有更高的成像性能和高变倍变焦镜头的要求在高涨。且对小型摄像装置的变焦镜头，则要求其更加小型化。
作为小型摄像装置用的小型变焦镜头，例如在专利文献1中所公开的那样，其由正光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二透镜组、正光焦度的第三透镜组、正光焦度的第四透镜组构成，并通过在第一透镜组中设置弯曲光路的棱镜来谋求变焦镜头在厚度方向上的薄型化。
专利文献1特开2000-131610号公报但专利文献1所公开的变焦镜头，其变倍比也只有三倍左右的小，对于其焦距来说其全长也长。与此相对，却是希望更小型且具有高变倍比的小型摄像装置用变焦镜头。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而开发的，目的在于提供一种小型变焦镜头和使用它的摄像装置，其在例如适合于使用高像素固体摄像元件的数字照相机和摄像机等中具有高成像性能，且变倍比是5～7倍左右。
方案1所述的变焦镜头，沿光轴从物方按顺序具有第一透镜组，其具有正光焦度，且在光轴上的位置进行变倍和调焦时其经常被固定；
第二透镜组，其具有负光焦度；第三透镜组，其具有正光焦度；第四透镜组，其具有正光焦度；第五透镜组，其具有负光焦度；至少使所述第二透镜组和所述第四透镜组和所述第五透镜组移动来进行变倍，所述第一透镜组，包含通过反射光线来弯曲光路而起作用的反射光学元件，所述第二透镜组，沿光轴从物方以一个负透镜、一个负透镜、一个正透镜的顺序构成，所述第四透镜组，至少包含两个正透镜。
根据方案1所述的变焦镜头，其通过沿光轴从物方，以具有正光焦度的所述第一透镜组、具有负光焦度的所述第二透镜组、具有正光焦度的所述第三透镜组、具有正光焦度的所述第四透镜组和具有负光焦度的所述第五透镜组的顺序来进行配置，能实现兼顾高变倍化和小型化。且通过把所述第二透镜组，沿光轴从物方以一个负透镜、一个负透镜、一个正透镜的顺序构成，而能有效地校正整个变倍区域的轴外色差，通过把一成为高变倍就变大的所述第二透镜组的负光焦度由两个负透镜来分担，能良好地校正变焦镜头整个系统的各种像差，特别是能良好地校正广角端的畸变和倍率色差。在所述第二透镜组中至少具有一面的非球面形状，这在提高所述效果上是理想的。通过透镜组中光焦度比较大的所述第四透镜组形成为包含两个正透镜的结构，而能抑制产生球差、彗差、场曲。
方案2所述的变焦镜头，是在方案1所述的发明中满足以下的条件式。
0.7<f1fW×fT<2.0...(1)]]>f1所述第一透镜组的焦距fw所述变焦镜头广角端的焦距fT所述变焦镜头望远端的焦距方案2所述的变焦镜头中，条件式(1)是用于适当设定所述第一透镜组焦距的式子。由于大于下限值，而使所述第一透镜组的光焦度不过强，能抑制第一透镜组像差的产生。由于小于上限值，而能适当地确保第一透镜组的正光焦度，能缩短变焦镜头的全长。而且理想的是在下式的范围就可以。
0.8<f1fW×fT<1.5...(1′)]]>方案3所述的变焦镜头，是在方案1或2所述的发明中满足以下的条件式。
-0.8<f2fW×fT<-0.3...(2)]]>f2所述第二透镜组的焦距fw所述变焦镜头广角端的焦距fT所述变焦镜头望远端的焦距方案3所述的变焦镜头中，条件式(2)是用于适当设定所述第二透镜组焦距的式子。由于大于下限值，能适当地维持第二透镜组负的光焦度，在得到希望的变焦比的基础上，能减少第二透镜组的移动量，所以能缩短变焦镜头的全长。而且由于小于上限值，而使第二透镜组的负光焦度不过大，能抑制第二透镜组产生像差。而且理想的是在下式的范围就可以。
-0.6<f2fW×fT<-0.3...(2′)]]>方案4所述的变焦镜头，是在方案1～3所述的发明中满足以下的条件式。
n2P＞1.80(3)ν2P＜26.0 (4)n2P所述第二透镜组正透镜的d线折射率ν2P所述第二透镜组正透镜的d线阿贝数条件式(3)用于更恰当地设定所述第二透镜组正透镜的折射率，条件式(4)用于更恰当地设定所述第二透镜组正透镜的阿贝数。只要条件式(3)中n2P值大于上限，且条件式(4)中，ν2P值低于上限，则能有效地校正整个变倍区域的轴上、轴外的色差。而且理想的是在以下的范围就可以。
n2P＞1.85 (3′)ν2P＜23.0 (4′)方案5所述的变焦镜头，是在方案1～4任一项所述的发明中，在进行变倍和调焦时，所述第三透镜组在光轴上的位置经常是固定的。
根据方案5所述的变焦镜头，通过在进行变倍和调焦时，使所述第三透镜组在光轴方向上的位置是常固定的，能使安装了该变焦镜头的例如摄像装置的透镜驱动机构简单化。
方案6所述的变焦镜头，是在方案1～5任一项所述的发明中，所述第三透镜组在光轴上的物方或像方具有孔径光阑，且其仅由至少具有一面是非球面形状的一个正透镜所构成。
根据方案6所述的变焦镜头，通过把所述孔径光阑配置成接近所述第三透镜组，且把所述第三透镜组由至少一面具有非球面形状的单透镜构成，能一边确保所述第二透镜组和所述第四透镜组的移动空间，一边有效地校正球差、彗差和场曲。通过把所述孔径光阑配置在所述第三透镜组的物方处，能使入射光瞳位置接近光轴上的物方，能使所述第一透镜组光轴上最靠近物方的透镜直径和反射光学元件变小，因此，能使摄像装置在厚度方向上的厚度变薄，所以这是更理想的。
方案7所述的变焦镜头，是在方案1～6任一项所述的变焦镜头中，所述第四透镜组从物方是按正透镜、负透镜、正透镜的顺序构成的。
根据方案7所述的变焦镜头，其把各透镜组中成像作用比较强的第四透镜组，从物方是按正透镜、负透镜、正透镜的顺序配置，通过所谓的组合透镜形式能有效地校正球差、彗差和场曲。
方案8所述的变焦镜头，是在方案1～7任一项所述的变焦镜头中，所述第四透镜组包含把正透镜和负透镜接合的接合透镜。
根据方案8所述的变焦镜头，通过包含把正透镜和负透镜接合的接合透镜，能把构成第四透镜组的透镜元件减少一个，对于接合透镜不需要进行各透镜位置的调整，且制造容易，因此能得到好的大量生产性。
方案9所述的变焦镜头，是在方案1～8任一项所述的发明中，所述第五透镜组仅由一个负透镜构成。
根据方案9所述的变焦镜头，通过把所述第五透镜组由具有负光焦度的单透镜构成，能一边确保所述第四透镜组的移动空间，一边有效地校正球差，且通过具有负光焦度，能减小变焦镜头整个系统的珀兹伐和，良好地校正场曲。
方案10所述的变焦镜头，是在方案1～9任一项所述的变焦镜头中，其是通过使所述第四透镜组或所述第五透镜组在光轴方向上移动来进行调焦的。
根据方案10所述的变焦镜头，通过使第四透镜组、第五透镜组的任一个透镜组移动来进行调焦，能把透镜组驱动机构和调焦时的驱动算法简单化。
方案11所述的变焦镜头，是在方案1～10任一项所述的变焦镜头中，其是通过使所述第四透镜组和所述第五透镜组在光轴方向上移动来进行调焦的。
根据方案11所述的变焦镜头，在第四透镜组、第五透镜组的任一个透镜组或是两个透镜组，对于在光轴方向上的移动量焦点位置变化大的情况下，一方面有以少的移动量就能调焦的优点，另一方面为了正确调焦就需要高精度地使移动组移动。由于有时利用使移动组移动的驱动器来进行微小量的移动是困难的，所以在这种情况下，在调焦时只要使第四、第五透镜组成一体地移动便可，这样，能使对于光轴方向上移动量的焦点位置变化小。且不需要使第四透镜组和第五透镜组的移动量完全一致，考虑到对近距离物体调焦时的像差性能，也可以分别决定最佳的移动量来使其移动。
方案12所述的变焦镜头，是在方案1～11任一项所述的发明中，具有第六透镜组，其具有正光焦度，且至少一面具有非球面形状。
根据方案12所述的变焦镜头，其与仅具有负光焦度的第五透镜组结构相比，通过配置正光焦度的所述第六透镜组，能加强两透镜组各自的光焦度，能一面确保良好的像侧远心特性，一面有效地校正变焦镜头整个系统的各像差。且通过至少一面具有非球面形状，能一面确保高视场角良好的像侧远心特性，一面有效地校正场曲和畸变。
方案13所述的变焦镜头，是在方案1～11任一项所述的变焦镜头中，所述变焦镜头是由所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组、所述第五透镜组这五组构成的。
根据方案13所述的变焦镜头，通过使所述变焦镜头由五组构成，能得到透镜个数少、成本低且全长短的变焦镜头。
方案14所述的变焦镜头，是在方案12所述的变焦镜头中，所述变焦镜头是由所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组、所述第五透镜组、第六透镜组这六组构成的。
根据方案14所述的变焦镜头，通过使所述变焦镜头由六组构成，能一面确保良好的像侧远心特性，一面良好地校正像差，能得到成本低且全长短的变焦镜头。通过把最靠近像侧的第六透镜组固定在光轴上，能防止灰尘等附着在摄像元件面上，所以其更理想。
方案15所述的摄像装置，具有方案1～14任一项所述的变焦镜头和摄像元件。
根据本发明，能提供一种小型变焦镜头和使用它的摄像装置，其在例如适合于使用高像素固体摄像元件的数字照相机和摄像机等中，具有高成像性能，且变倍比是5～7倍左右。
图1是摄像装置100的方块图；图2是表示手机300内部结构的方块图；图3是实施例1的变焦镜头的剖面图；图4(A)是实施例1的变焦镜头的像差图；图4(B)是实施例1的变焦镜头的像差图；图4(C)是实施例1的变焦镜头的像差图；图5是实施例2变焦镜头的剖面图；图6(A)是实施例2的变焦镜头的像差图；图6(B)是实施例2的变焦镜头的像差图；图6(C)是实施例2的变焦镜头的像差图；图7是实施例3的变焦镜头的剖面图；图8(A)是实施例3的变焦镜头的像差图；图8(B)是实施例3的变焦镜头的像差图；图8(C)是实施例3的变焦镜头的像差图；图9是实施例4的变焦镜头的剖面图；图10(A)是实施例4的变焦镜头的像差图；
图10(B)是实施例4的变焦镜头的像差图；图10(C)是实施例4的变焦镜头的像差图。
具体实施例方式
参照图1和图2说明安装了本发明实施例的变焦镜头的摄像装置100。图1是摄像装置100的方块图。
如图1所示，摄像装置100包括变焦镜头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、计时发生部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、动作部113。
变焦镜头101具有使被照体像在固体摄像元件102的摄像面上成像的功能。固体摄像元件102是CCD和CMOS等摄像元件，其把入射光按每个R、G、B进行光电变换，并输出模拟信号。A/D变换部103，把模拟信号变换成数字的图像数据。
控制部104控制摄像装置100的各部分。控制部104包含CPU(CentralProcessing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)，其通过从ROM读出并在RAM展开的各种程序与CPU的协同动作中实行各种处理。
光学系统驱动部105，其通过控制部104的控制，在进行变倍、调焦(后述的第二透镜组G2、第四透镜组G4、第五透镜组G5的移动)、曝光等中驱动控制变焦镜头101。计时发生部106，输出模拟信号输出用的计时信号。摄像元件驱动部107，控制固体摄像元件102进行驱动扫描。
图像存储器108能可以读出和写入地对图像数据进行存储。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，通过JPEG(JointPhotographic Experts Group)等压缩方式把摄像图像数据进行压缩。图像记录部111，把图像数据记录在插入在未图示槽中的存储卡等记录媒体上。
显示部112，其是彩色液晶屏等，其显示摄影后的图像数据、摄影前通过图像(スル一画像)和各种操作画面等。动作部113包含释放按钮和用于设定各种模式、值的各种操作键，把由用户操作输入的信息向控制部104输出。
在此，说明一下摄像装置100的动作。在对被照体摄影中，是进行被照体的监控(显示通过的图像)和实行图像摄影。在监控中，通过变焦镜头101得到的被照体的像，在固体摄像元件102的受光面上成像。配置在变焦镜头101摄影光轴后方的固体摄像元件102，通过计时发生部106、摄像元件驱动部107而被驱动扫描，作为与每一定周期成像的光像相对应的光电变换输出的模拟信号被输出一个画面部分。
该模拟信号，按每RGB各原色成分被适当地进行放大调整后，被A/D变换部103变换成数字数据。该数字数据，通过图像处理部109进行包含像素插补处理和γ校正处理的彩色处理，生成数字值的亮度信号Y和色差信号Cb、Cr(图像数据)并收容在图像存储器108中，定期地读出该信号并生成其视频信号，向显示部112输出。
该显示部112，其在监控中作为电子取景器在起作用，将摄像图像实时地进行显示。在该状态下，随时根据用户通过动作部113的操作输入，而通过光学系统驱动部105的驱动来设定变焦镜头101的变倍、调焦、曝光等。
在这种监控状态下，在要进行静止画面摄影时，通过用户操作动作部113的释放按钮，就能摄影静止图像数据。根据释放按钮的操作，能读出收容在图像存储器108中的一格图像数据，并通过图像压缩部110进行压缩。该被压缩了的图像数据，通过图像记录部111而被记录在记录媒体上。
上述各实施例和各实施例中的记述，是本发明合适的变焦镜头和摄像装置的一例，但并不限定于此。
例如在上述各实施方式和实施例中，作为安装了变焦镜头的摄像装置，是以数字静态照相机为例进行的说明，但并不限定于此，其也可以是录像机、附带摄像功能的手机、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)等至少具有摄像功能的携带终端等机器。
其也可以是把安装有变焦镜头的摄像装置安装在上述机器上的摄像单元。在此，参照图2，说明安装有摄像装置100的手机300的例子。图2是表示手机300内部结构的方块图。
如图2所示，手机300包括控制部(CPU)310，其统括控制各部的同时，根据各处理实行程序；操作部320，其用于把号码等通过键进行操作输入；显示部330，其除了规定的数据外还显示摄像的图像等；无线通信部340，其用于通过天线341与外部服务器等之间实现各种信息通信；摄像装置100；存储部(ROM)360，其用于存储手机100的系统程序和各种处理程序以及终端ID等必要的各数据；临时存储部(RAM)370，其作为临时容纳由控制部310实行的各种处理程序和数据、或处理数据、或摄像装置100的摄像数据等的作业区域而使用。
摄像装置100的控制部104与手机300的控制部310被连接成能进行通信，在这种情况下，可以在手机300上能具有图1所示显示部112、动作部113等的功能，但摄像装置100自身的动作基本上是同样的。更具体说就是，摄像装置100的外部连接端子(未图示)，与手机300的控制部310连接，从手机300侧向摄像装置100侧发送释放信号，把由摄像得到的亮度信号和色差信号等图像信号从摄像装置100侧向控制部310输出。把该图像信号通过手机300的控制系统存储在存储部360中，或通过显示部330进行显示，且能通过无线通信部340作为图像信息向外部发送。
安装有变焦镜头的摄像装置，也可以是配置有变焦镜头和设置在基板上的控制部和图像处理部等，以通过插接件等能结合在具有显示部和操作部等另外体上而能使用为前提的照相机组件的结构。
以下表示的是在图1摄像装置100中能使用的变焦镜头的实施例，但并不限定于此。各实施例中使用的记号如下。
f变焦镜头整个系统的焦距 r曲率半径d轴上面间隔 nd透镜材料对d线的折射率νd透镜材料的阿贝数各实施例中非球面的形状，是把面的顶点作为原点，把X轴取成光轴方向，把与光轴垂直方向上的高度作为h，由下面的(5)表示。
X=h2/R1+1-(1+k)h2/R2+ΣAihi...(5)]]>其中，Aii次非球面系数R曲率半径K圆锥常数在此以后(包含表的透镜数据)，把10的幂乘数(例如2.5×10-2)用E(例如2.5E-02)来表示。
(实施例1)[规格]焦距f＝6.40mm～16.50mm～42.60mm视场角2ω＝63.4°～24.4°～9.5°实施例1变焦镜头的透镜数据表示在表1。图3表示的是实施例1变焦镜头的剖面图，图4表示的是实施例1变焦镜头的球差、像散和畸变的像差图。在此，图4(A)是焦距6.40mm的像差图。图4(B)是焦距16.50mm的像差图。图4(C)是焦距42.60mm的像差图。
(a)(b)[非球面系数]第2面 第22面K＝ 1.5377E-01K＝ 0.0A4＝4.8844E-05A4＝2.1631E-04A6＝4.5944E-08A6＝-4.1901E-06A8＝-1.8464E-09 A8＝-8.9179E-11第11面第25面K＝ 0.0 K＝ 0.0A4＝-1.6B61E-04 A4＝-8.0240E-04A6＝-1.6668E-06 A6＝-4.3649E-06A8＝9.8993E-08A8＝-5.4981E-07第16面第26面K＝ 0.0 K＝ 0.0A4＝-2.1352E-04 A4＝-4.6470E-04A6＝-2.0538E-06 A6＝4.2111E-06A8＝-2.5889E-08 A8＝-4.7375E-07第21面K＝ 0.0A4＝-4.2300E-04A6＝-2.9224E-06A8＝-5.9294E-08
(c)
实施例1的变焦镜头是由沿光轴X从物方开始按顺序地是由正光焦度的第一透镜组G1、负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、正光焦度的第三透镜组G3、正光焦度的第四透镜组G4、负光焦度的第五透镜组G5和负光焦度的第六透镜组G6所构成，在从广角端向望远端变倍时，第一透镜组G1、第三透镜组G3、第六透镜组G6以及孔径光阑S在光轴上的位置不变，在从广角端向望远端变倍时，移动第二透镜组G2以使第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔扩展、移动第四透镜组G4以使第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔变窄、移动第五透镜组G5以使第五透镜组G5与第六透镜组G6的间隔扩展，在调焦时至少第四透镜组G4或第五透镜组G5向光轴方向的物方移动。调焦是通过移动所有移动组中的任意移动组都能进行，但由于第二透镜组G2对于光轴方向上的移动量焦距变化大，在调焦前后摄影视场角的变动明显，所以移动第二透镜组G2不理想。而第四透镜组G4、第五透镜组G5对于光轴方向上的移动量焦点位置变化大，所以有以少的移动量就能进行调焦的优点。另一方面，为了正确地调焦就需要高精度地移动移动组。由于通过驱动器使移动组移动，有时进行微小量的移动是困难的，所以在这种情况下，在调焦时使第四透镜组G4、第五透镜组G5一体进行移动便可，这样就能使对于光轴方向上移动量的焦点位置变化小。且第四透镜组G4和第五透镜组G5的移动量不需要完全一致，考虑到对近距离物体进行调焦时的像差性能，也可以分别决定其最佳的移动量来进行移动。且虽然未图示，但从广角端向望远端变倍时，通过把机械式快门配置于在光轴上位置不变的孔径光阑S近旁，就能不需要机械式快门动作的机构，所以能把摄像装置在厚度方向上的厚度变薄。
第一透镜组G1包括负透镜L1，其在像侧具有非球面形状、棱镜P2，其通过反射光线而具有弯曲光路的作用、正透镜L3和正透镜L4；第二透镜组G2包括负透镜L5，其在像侧具有非球面形状；接合透镜，其把负透镜L6和正透镜L7接合；第三透镜组G3仅包括在物方具有非球面形状的正透镜L8(但在本发明的基础上也可以把孔径光阑S包含在第三透镜组G3中，以下相同)；第四透镜组G4包括把正透镜L9和负透镜L10接合的接合透镜和两面具有非球面形状的正的塑料透镜L11；第五透镜组G5仅包括负透镜L12；第六透镜组G6仅包括两面具有非球面形状的正的塑料透镜L13。在第六透镜组G6与固体摄像元件IM的摄像面之间，配置有在光学面上实施了截止红外线涂层的低通滤波器LP和覆盖固体摄像元件IM摄像面的密封玻璃SG。本实施例是如上所述那样配置非球面位置的，但不必要限定于此。
(实施例2)[规格]焦距f＝6.30mm～16.30mm～41.90mm视场角2ω＝62.8°～24.8°～9.9°实施例2的变焦镜头的透镜数据表示在表2。图5表示的是实施例2的变焦镜头的剖面图，图6表示的是实施例2的变焦镜头的球差、像散和畸变的像差图。在此，图6(A)是焦距6.30mm的像差图。图6(B)是焦距16.30mm的像差图。图6(C)是焦距41.90mm的像差图。
(a)(b)[非球面系数]第8面 第22面K＝ 0.0 K＝ 0.0A4＝ -2.6216E-05 A4＝ 1.1598E-04A6＝ -1.1672E-07 A6＝ -1.7704E-06A8＝ -2.6507E-10 A8＝ 1.2367E-07第11面 第25面K＝ 0.0 K＝ 0.0A4＝ -9.4666E-05 A4＝ 7.7653E-04A6＝ -1.4058E-06 A6＝ 9.6890E-06A8＝ 1.0098E-07A8＝ -5.3826E-07第16面 第26面K＝ 0.0 K＝ 0.0A4＝ -2.6585E-04 A4＝ 1.4341E-03A6＝ -3.2399E-06 A6＝ 1.5741E-05A8＝ 1.2869E-08A8＝ -3.0294E-06第21面K＝ 0.0A4＝ -3.5613E-04A6＝ -2.0565E-06A8＝ 1.4230E-07
(c)
实施例2的变焦镜头，沿光轴X从物方开始按顺序由正光焦度的第一透镜组G1、负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、正光焦度的第三透镜组G3、正光焦度的第四透镜组G4、负光焦度的第五透镜组G5、正光焦度的第六透镜组G6构成，在从广角端向望远端变倍时，第一透镜组G1、第三透镜组G3、第六透镜组G6以及孔径光阑S在光轴上的位置不变，在从广角端向望远端变倍时，移动第二透镜组G2以使第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔扩展、移动第四透镜组G4以使第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔变窄、移动第五透镜组G5以使第五透镜组G5与第六透镜组G6的间隔扩展，在调焦时至少第四透镜组G4或第五透镜组G5向光轴方向的物方移动。调焦通过移动所有移动组中的任意移动组都能进行，但由于第二透镜组G2对于光轴方向上的移动量焦距变化大，在调焦前后摄影视场角的变动明显，所以移动第二透镜组G2不理想。而第四透镜组G4、第五透镜组G5对于光轴方向上的移动量焦点位置变化大，所以有以少的移动量就能进行调焦的优点。另一方面，为了正确地调焦就需要高精度地移动移动组。由于通过驱动器使移动组移动，有时进行微小量的移动是困难的，所以在这种情况下，在调焦时使第四透镜组G4、第五透镜组G5一体进行移动便可，这样就能使对于光轴方向上移动量的焦点位置变化小。且第四透镜组G4和第五透镜组G5的移动量不需要完全一致，考虑到对近距离物体进行调焦时的像差性能，也可以分别决定其最佳的移动量来进行移动。且虽然未图示，但从广角端向望远端变倍时，通过把机械式快门配置于在光轴上位置不变的孔径光阑近旁，就能不需要机械式快门动作的机构，所以能把摄像装置在厚度方向上的厚度变薄。
第一透镜组G1包括负透镜L1、棱镜P2，其通过反射光线而具有弯曲光路的作用、正透镜L3和正透镜L4，其在物方具有非球面形状；第二透镜组G2包括在像侧具有非球面形状的负透镜L5和把负透镜L6和正透镜L7接合的接合透镜；第三透镜组G3仅包括在物方具有非球面形状的正透镜L8；第四透镜组G4包括把正透镜L9和负透镜L10接合的接合透镜和两面具有非球面形状的正的塑料透镜L11；第五透镜组G5仅包括负透镜L12；第六透镜组G6仅包括两面具有非球面形状的正的塑料透镜L13。在第六透镜组G6与固体摄像元件IM的摄像面之间，配置有在光学面上实施了截止红外线涂层的低通滤波器LP和覆盖固体摄像元件IM摄像面的密封玻璃SG。本实施例是如上所述那样配置非球面位置的，但不必要限定于此。
(实施例3)[规格]焦距f＝6.30mm～13.70mm～30.00mm视场角2ω＝62.2°～28.9°～13.4°实施例3的变焦镜头的透镜数据表示在表3。图7表示的是实施例3的变焦镜头的剖面图，图8表示的是实施例3的变焦镜头的球差、像散和畸变的像差图。在此，图8(A)是焦距6.30mm的像差图。图8(B)是焦距13.70mm的像差图。图8(C)是焦距30.00mm的像差图。
(a)(b)[非球面系数]第6面 第21面K＝ -6.7212E-01 K＝-2.0000E+01A4＝-3.9206E-05 A4＝ -5.8776E-04A6＝1.7035E-07 A6＝ 9.5585E-06A8＝3.5972E-09 A8＝ -3.4929E-07第7面 第22面K＝ 0.0 K＝-2.0000E+01A4＝2.6871E-05 A4＝ -1.8400E-04A6＝3.7636E-07 A6＝ 9.5362E-06A8＝-1.7129E-10第14面K＝ 0.0A4＝-3.0671E-04A6＝-2.9107E-06A8＝9.9336E-09第16面K＝ 3.1724E-01A4＝-2.5832E-04A6＝-4.6632E-07A8＝-5.5354E-08
(c)
实施例3的变焦镜头，沿光轴X从物方开始按顺序由正光焦度的第一透镜组G1、负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、正光焦度的第三透镜组G3、正光焦度的第四透镜组G4、负光焦度的第五透镜组G5构成，在从广角端向望远端变倍时，第一透镜组G1、第三透镜组G3以及孔径光阑S在光轴上的位置不变，在从广角端向望远端变倍时，移动第二透镜组G2以使第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔扩展、移动第四透镜组G4以使第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔变窄，在调焦时至少第四透镜组G4或第五透镜组G5向光轴方向的物方移动。调焦通过移动所有移动组中的任意移动组都能进行，但由于第二透镜组G2对于光轴方向上的移动量焦距变化大，在调焦前后摄影视场角的变动明显，所以移动第二透镜组G2不理想。与具有正光焦度第六透镜组G6的所述实施例1、2相比，由于本实施例第五透镜组G5的负光焦度不强，所以，第四透镜组G4和第五透镜组G5对于光轴方向上移动量的焦点位置变化不太大，所以也可以使第四透镜组G4或第五透镜组G5单独移动来进行调焦。且虽然未图示，但从广角端向望远端变倍时，通过把机械式快门配置于在光轴上位置不变的孔径光阑近旁，就能不需要机械式快门动作的机构，所以能把摄像装置在厚度方向上的厚度变薄。
第一透镜组G1包括负透镜L1、通过反射光线而具有弯曲光路的作用的棱镜P2和两面具有非球面形状的正透镜L3；第二透镜组G2包括负透镜L4和把负透镜L5与正透镜L6接合的接合透镜；第三透镜组G3仅包括在物方具有非球面形状的正透镜L7；第四透镜组G4包括在物方具有非球面形状正透镜L8和把负透镜L9与正透镜L10接合的接合透镜；第五透镜组G5仅包括两面具有非球面形状的负的塑料透镜L11。在第五透镜组G5与固体摄像元件IM的摄像面之间，配置有在光学面上实施了截止红外线涂层的低通滤波器LP和覆盖固体摄像元件IM摄像面的密封玻璃SG。本实施例是如上所述那样配置非球面位置的，但不必要限定于此。
(实施例4)[规格]焦距f＝6.49mm～14.46mm～43.16mm视场角2ω＝60.6°～27.2°～9.2°实施例4的变焦镜头的透镜数据表示在表4。图9表示的是实施例4的变焦镜头的剖面图，图10表示的是实施例4的变焦镜头的球差、像散和畸变的像差图。在此，图10(A)是焦距6.49mm的像差图。图10(B)是焦距14.46mm的像差图。图10(C)是焦距43.16mm的像差图。
(a)
(b)[非球面系数]第16面 第23面K＝0.0 K＝0.0A4＝-1.0151E-04 A4＝-2.7435E-04A6＝2.9427E-07 A6＝-1.0766E-05A8＝-6.1442E-08 A8＝4.4548E-07A10＝3.5164E-09 A10＝1.3810E-07第21面 第24面surfaceK＝0.0 K＝0.0A4＝3.9845E-04 A4＝-1.2055E-03
A6＝6.5552E-07 A6＝7.8733E-05A8＝-1.0875E-07A8＝-6.4510E-06A10＝1.5572E-08A10＝2.6289E-07A12＝-8.6908E-09第22面 第25面K＝0.0 K＝0.0A4＝-1.7899E-04A4＝-1.9168E-03A6＝-2.6901E-05A6＝1.4866E-04A8＝1.9058E-06 A8＝-6.6183E-06A10＝4.5581E-08A10＝6.0755E-09A12＝1.5276E-09(c)
实施例4的变焦镜头，沿光轴从物方开始按顺序由正光焦度的第一透镜组G1、负光焦度的第二透镜组G2、孔径光阑S、正光焦度的第三透镜组G3、正光焦度的第四透镜组G4、负光焦度的第五透镜组G5、正光焦度的第六透镜组G6构成，在从广角端向望远端变倍时，第一透镜组G1、第三透镜组G3、第六透镜组G6以及孔径光阑S在光轴上的位置不变，在从广角端向望远端变倍时，移动第二透镜组G2以使第一透镜组G1与第二透镜组G2的间隔扩展、移动第四透镜组G4以使第三透镜组G3与第四透镜组G4的间隔变窄、移动第五透镜组G5以使第五透镜组G5与第六透镜组G6的间隔扩展，在调焦时至少第五透镜组G5向光轴方向的物方移动。调焦通过移动所有移动组中的任意移动组都能进行，但由于第二透镜组G2对于光轴方向上的移动量焦距变化大，在调焦前后摄影视场角的变动明显，所以移动第二透镜组G2不理想。而第四透镜组G4和第五透镜组G5对于光轴方向上的移动量其焦点位置变化比较大，所以有以少的移动量就能进行调焦的优点。另一方面，为了正确地调焦就需要高精度地移动移动组。由于通过驱动器使移动组移动，有时进行微小量的移动是困难的，所以在这种情况下，在调焦时使第四透镜组G4和第五透镜组G5一体进行移动便可，这样就能使对于光轴方向上移动量的焦点位置变化小。且第四透镜组G4和第五透镜组G5的移动量不需要完全一致，考虑到对近距离物体进行调焦时的像差性能，也可以分别决定其最佳的移动量来进行移动。且从广角端向望远端变倍时，通过把机械式快门配置于在光轴上位置不变的孔径光阑近旁，就能不需要机械式快门动作的机构，所以能把摄像装置在厚度方向上的厚度变薄。
第一透镜组G1包括负透镜、通过反射光线而具有弯曲光路的作用的棱镜、正透镜和正透镜；第二透镜组G2包括负透镜和把负透镜与正透镜接合的接合透镜；第三透镜组G3仅包括在物方具有非球面形状的正玻璃模压透镜L8；第四透镜组G4仅包括把正透镜、负透镜和在像侧具有非球面形状的正玻璃模压透镜接合的三片接合透镜；第五透镜组G5仅包括两面具有非球面形状的负塑料透镜；第六透镜组G6仅包括两面具有非球面形状的正塑料透镜。在第六透镜组G6与固体摄像元件IM的摄像面之间，配置有在光学面上实施了截止红外线涂层的红外线阻断滤波器IRCF和覆盖固体摄像元件摄像面的密封玻璃SG。本实施例是如上所述那样配置非球面位置的，但不必要限定于此。
把与所述实施例对应的式(1)、(2)的值，汇总在表4。
[实施例的数值表] 在上述实施例中，作为通过反射光线而具有弯曲光路作用的反射光学元件，使用的是棱镜，但并不限定于此，例如也可以使用反射镜。通过由棱镜构成反射光学元件，能缩小通过反射光学系统内的光束径，因此，能把棱镜制成小型的，能把摄像装置厚度方向上的厚度变薄。且最好把棱镜由满足以下条件式的材料构成。
ndp＞1.7 (6)ndp棱镜的d线折射率条件式(6)是规定棱镜材料折射率范围的式子。由于大于下限，能缩小通过棱镜内的光束径，因此，能把棱镜制成小型的，能把摄像装置厚度方向上的厚度变薄。
在上述实施例中，是设计成通过用于弯曲光路的棱镜来把光路弯曲90度地朝向摄像元件长边方向的相同方向，但也可以设计成把光轴弯曲成朝向摄像元件短边方向的相同方向。在把光路弯曲向短边方向的情况下，由于能缩小棱镜的大小，所以方便于变焦镜头的小型化。
本说明书中的“摄像装置的厚度方向”，是指与所述第一透镜组的反射光学元件中入射面的光轴方向相同的方向。
特别是对于具备有固体摄像元件的摄像装置中使用的变焦镜头，为了在整个画面区域得到良好的受光灵敏度，就要求有像侧远心特性。所谓的像侧远心特性，是指对于各像高其主光线以与光轴平行的角度向固体摄像元件的摄像面射入。近年来，通过在固体摄像元件的成像面上适当配置微透镜阵列，能校正像侧远心特性的不满足量。
本发明中的“塑料透镜”，是由把塑料材料作为母材，且把小径粒子分散到塑料材料中的原料进行成型而成，且还包含塑料的体积比是大于或等于一半的透镜，而且还包含以防止反射和提高表面强度为目的的对其表面进行了涂覆处理的情况。
权利要求
1.一种变焦镜头，其特征在于，其沿光轴从物方按顺序具有第一透镜组，其具有正光焦度，且在光轴上的位置进行变倍和调焦时其常被固定；第二透镜组，其具有负光焦度；第三透镜组，其具有正光焦度；第四透镜组，其具有正光焦度；第五透镜组，其具有负光焦度；至少使所述第二透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组移动来进行变倍，所述第一透镜组，具有通过反射光线来弯曲光路而起作用的反射光学元件，所述第二透镜组，沿光轴从物方以一个负透镜、一个负透镜、一个正透镜的顺序构成，所述第四透镜组，至少包含两个正透镜。
2.如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，其满足以下的条件式。0.7<f1fW×fT<2.0---(1)]]>f1所述第一透镜组的焦距fw所述变焦镜头广角端的焦距fT所述变焦镜头望远端的焦距
3.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，其满足以下的条件式。-0.8<f2fW×fT<-0.3---(2)]]>f2所述第二透镜组的焦距fw所述变焦镜头广角端的焦距fT所述变焦镜头望远端的焦距
4.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，其满足以下的条件式。n2P＞1.80 (3)ν2P＜26.0 (4)n2P所述第二透镜组正透镜的d线折射率ν2P所述第二透镜组正透镜的d线阿贝数
5.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，在进行变倍和调焦时，所述第三透镜组在光轴上的位置是常固定的。
6.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组包括在光轴上的物方或像方具有孔径光阑和至少一面的非球面形状的一个正透镜。
7.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组从物方是按照正透镜、负透镜、正透镜的顺序构成的。
8.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第四透镜组包含把正透镜和负透镜接合的接合透镜。
9.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述第五透镜组仅由一个负透镜构成。
10.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，其是通过使所述第四透镜组或所述第五透镜组在光轴方向上移动来进行调焦的。
11.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，其是通过使所述第四透镜组和所述第五透镜组在光轴方向上移动来进行调焦的。
12.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，其具有第六透镜组，该第六透镜组具有正光焦度，且至少一面具有非球面形状。
13.如权利要求1或2所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头由所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组、所述第五透镜组这五组构成。
14.如权利要求12所述的变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头由所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组、所述第五透镜组、第六透镜组这六组构成。
15.一种摄像装置，其特征在于，其具有权利要求1～14任一项所述的变焦镜头和摄像元件。
全文摘要
一种小型变焦镜头，在例如使用高像素固体摄像元件的数字照相机和摄像机等中具有高成像性能且变倍比5～7倍左右。沿光轴从物方按顺序配置正光焦度第一透镜组、负光焦度第二透镜组、正光焦度第三透镜组、正光焦度第四透镜组和负光焦度第五透镜组从而达到高变倍和小型化。第二透镜组沿光轴从物方以负透镜、负透镜和正透镜顺序构成，有效校正整个变倍区域的轴外色差，通过把一成为高变倍就变大的第二透镜组的负光焦度由两个负透镜分担，能校正变焦镜头整个系统的像差，特别是能校正广角端的畸变和倍率色差。第二透镜组具有至少一面的非球面，以提高所述的效果。通过透镜组中使光焦度较大的第四透镜组包含两个正透镜，能抑制产生球差、彗差和场曲。
文档编号G02B13/18GK1797060SQ20051013625
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月28日
发明者佐野永悟 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社