专利名称：变焦镜头系统及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及新型变焦镜头系统及摄像装置，具体而言，涉及适合于数码相机及数码摄像机等数字输入输出设备的摄影光学系统的紧凑性优良、包括从广角侧至望远侧、与被摄物的距离无关而具有高成像性能的变焦镜头系统以及具备上述变焦镜头系统的摄像装置。
本申请以2005年3月11日在日本国申请的日本专利申请号2005-068933作为基础而拥有优先权，本申请通过参照而引用该申请。
背景技术：
近几年来，数码相机等使用单个摄像元件的摄像装置正在普及。其中，随着数码相机的普及，要求紧凑性优良的、通过1个镜头实现包括从广角侧至望远侧范围的、与被摄物的距离无关而在整个变焦区域都具有高成像性能的变焦镜头。
例如，在特开平4-146407号公报和特开平11-174324号公报中记载的变焦镜头上设置正、负、正、负、正、负等6个透镜组，实现高倍率变化。
但是，上述的特开平4-146407号公报及特开平11-174324号公报中记载的变焦镜头涉及单镜头反射式照相机等交换镜头，因为必须确保用于跳升(jumping up)反射镜的配置区间等长的后焦距，因此小型化及广角化是困难的。
本发明的课题是鉴于上述问题，提供一种用于摄像机和数码相机的变焦镜头系统以及使用该变焦镜头系统的摄像装置，该变焦镜头系统紧凑，包括从广角侧至望远侧、与被摄物的距离无关而在整个变焦区域都具有高的成像性能。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的变焦镜头系统至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(包含折射率＝0)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使上述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i-j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i-j)，则满足以下的条件式(1)、(2)、(3)(1)DW(1-2)＜DT(1-2)，(2)DW(2-3)＞DT(2-3)，(3)DW(5-6)＞DT(5-6)，并且，通过上述第4透镜组GR4沿光轴方向移动而进行调焦。
本发明的摄像装置是一种具备由多个组组成、并通过改变组间距而改变倍率的变焦镜头系统以及将由上述变焦镜头系统形成的光学像转换为电信号的摄像元件的摄像装置，上述变焦镜头系统至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(包含折射率＝0)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使上述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i-j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i-j)，则满足以下的条件式(10)、(11)、(12)(1)DW(1-2)＜DT(1-2)(2)DW(2-3)＞DT(2-3)(3)DW(5-6)＞DT(5-6)并且，通过上述第4透镜组GR4沿光轴方向移动而进行调焦。
所以，在本发明的变焦镜头系统中，可以设计成小型、高倍率，而在本发明的摄像装置中，通过使用本发明的变焦镜头系统，能够形成小型结构，同时从广角区域至望远区域侧都能用高倍率进行摄影。
另外，通过设置至少6个透镜组，在倍率变化时使各透镜组的组间距变化，从而能够实现整个镜头系统的移动量较少、紧凑、且高倍率的变焦镜头系统。另外，通过将镜头直径小的第4透镜组GR4用作聚焦组，不但能够使聚焦组的驱动系统变得紧凑，而且可实现AF(自动聚焦)速度的高速化。
另外，通过使用本发明的变焦镜头系统，本发明摄像装置既是小型，又能从广角区域至望远区域以高变倍率进行摄影，另外，通过高速AF，使用的便利性良好，能准确地捕捉快门取景机会(shutterchance)。
在权利要求2及权利要求9中记载的发明中，由于在倍率变化时，上述第3透镜组GR3和第5透镜组GR5一体地沿光轴移动，因此能够用1个凸轮筒(cam cylinder)构成第3透镜组GR3、第4透镜组GR4和第5透镜组GR5，如果使其中聚焦组即第4透镜组GR4移动，则不仅机械结构变得简单，而且制造上公差偏于严格的第3透镜组GR3、第4透镜组GR4和第5透镜组GR5的相对定位变得简单。
在权利要求3及权利要求10中记载的发明中，由于上述第3透镜组GR3、第4透镜组GR4、第5透镜组GR5的间距满足条件式(4)DW(3-4)＜DT(3-4)，(5)DW(4-5)＞DT(4-5)，因此在镜头移动区域及调焦区域内都具有高的成像性能，而与被摄物的距离无关。
在权利要求4以及权利要求11中记载的发明中，设上述第5透镜组GR5由具有至少1面为非球面的1个镜头构成，第5透镜组GR5的焦距为fg5，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足条件式(6)-0.4＜fw/fg5＜0.4，因此，能更有效地修正以被摄物距离变化时产生的球面像差为主的各像差，在所有的摄影距离上获得良好的成像性。
在权利要求5及权利要求12中记载的发明中，设在广角端的后焦距(空气转换长度)为Twbf，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足条件式(7)0.2＜Twbf/fw＜1.2，因此能防止镜头前透镜直径的大型化，同时不妨碍广角化，且能够在最小光圈时使灰尘等不突显出来。
在权利要求6及权利要求13中记载的发明中，由于上述第6透镜组GR6每个至少包括从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，因此通过负透镜使周边光线突增(jumpedupwards)，通过正透镜加以抑制，从而能够抑制畸变像差，同时使广角化简单，也能够使摄像元件上的入射角度变平缓，同时也能够有效地修正倍率色像差。另外，设第6透镜组GR6在望远端的横向倍率为βtg6，则满足条件式(8)1.1＜βtg6＜2.0，因此可以实现整个镜头系统的小型化，并且，可以进行更近距离上的摄影。
在权利要求7及权利要求14中记载的发明中，上述第6透镜组GR6每个都至少包括从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，设第6透镜组GR6在广角端的横向倍率为βwg6，则满足条件式(9)1.05＜βwg6＜1.5，因此能够避免整个镜头系统的大型化，同时能够通过第6透镜组GR6的移动确保放大率为预定值。
图1是表示本发明的变焦镜头系统的实施方式1的镜头结构的图。
图2与图3及图4都表示本发明的变焦镜头系统的实施方式1中采用具体数值的数值实施例1的各种像差图，本图表示广角端的球面像差、像散和畸变像差。
图3表示中间焦距上的球面像差、像散和畸变像差。
图4表示望远端的球面像差、像散和畸变像差。
图5是表示本发明的变焦镜头系统的实施方式2的镜头结构的图。
图6与图7及图8均表示本发明的变焦镜头系统的实施方式2中采用具体数值的数值实施例2的各种像差图，本图表示广角端的球面像差、像散和畸变像差。
图7表示中间焦距上的球面像差、像散和畸变像差。
图8表示望远端的球面像差、像散和畸变像差。
图9是表示本发明的变焦镜头系统的实施方式3的镜头结构的图。
图10与图11及图12都表示本发明的变焦镜头系统的实施方式3中采用具体数值的数值实施例3的各种像差图，本图表示广角端的球面像差、像散和畸变像差。
图11表示中间焦距上的球面像差、像散和畸变像差。
图12表示望远端的球面像差、像散和畸变像差。
图13是表示本发明的摄像装置实施方式的框图。
具体实施例方式
下面参照附图，说明用于实施本发明的变焦镜头系统及摄像装置的最佳方式。
本发明的变焦镜头系统至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(在「低折射率」中，也包含「折射率＝0」，即在轴上不具有折射率的情况)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使上述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i-j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i-j)，则满足以下的条件式(1)、(2)、(3)，并且通过上述第4透镜组GR4沿光轴方向移动而进行调焦。
(1)DW(1-2)＜DT(1-2)(2)DW(2-3)＞DT(2-3)(3)DW(5-6)＞DT(5-6)如上所述，通过设置至少6个透镜组，在倍率变化时使各透镜组间距变化，能够实现整个镜头系统的移动量较少的紧凑的、且高倍率的变焦镜头系统。另外，通过将第4透镜组GR4选作聚焦组，而与传统的将第1透镜组及第2透镜组选作聚焦组的情况相比，能够小型地构成聚焦组，同时能够实现与摄影距离无关的高成像性能，另外，能够小型地构成聚焦组的驱动机构。另外，由于还能够使聚焦组高速地、且高停止精度地移动，因此可实现高速AF(自动聚焦)，能够获得高的成像性能。
上述条件式(1)规定从广角端至望远端倍率变化时第1透镜组GR1与第2透镜组GR2之间的间距，上述条件式(2)规定从广角端至望远端倍率变化时第2透镜组GR2与第3透镜组GR3之间的间距，通过满足这些条件，能够实现从广角端至望远端大的倍率变化作用。
上述条件式(3)规定从广角端至望远端倍率变化时第5透镜组GR5与第6透镜组GR6之间的间距，通过满足这些条件，能够很好地修正各像差，并使其具有倍率变化的作用在倍率变化时最好上述第3透镜组GR3和第5透镜组GR5一体地沿光轴移动。由此，能够采用1个凸轮圆筒(cam cylinder)构成第3、4、5透镜组GR3、GR4、GR5，如果使其中聚焦组即第4透镜组GR4移动，则不仅使机械结构简单，而且使制造上的公差偏于严格的第3、4、5透镜组GR3、GR4、GR5的相对定位简单。
上述第3透镜组GR3、第4透镜组GR4和第5透镜组GR5的间距最好满足以下的条件式(4)、(5)(4)DW(3-4)＜DT(3-4)，(5)DW(4-5)＞DT(4-5)。
上述条件式(4)规定从广角端至望远端倍率变化时第3透镜组GR3与聚焦组即第4透镜组GR4之间的间距，上述条件式(5)规定从广角端至望远端倍率变化时聚焦组即第4透镜组GR4与第5透镜组GR5之间的间距，通过满足这些条件，不仅确保调焦时的调焦透镜组即第4透镜组GR4的移动量，同时抑制因调焦产生的像面弯曲变动，而且通过使聚焦透镜组前后的间距变化，使因被摄物的距离变化而产生的球面像差的变动沿相反方向发生，并加以抵消，从而能够很好地修正。
设上述第5透镜组GR5由具有至少1面为非球面的1个镜头构成，且第5透镜组GR5的焦距为fg5，整个系统在广角端的焦距为fw，则最好满足以下的条件式(6)(6)-0.4＜fw/fg5＜0.4为了将上述聚焦组即第4透镜组GR4在调焦时移动而产生的球面像差的变动加以抵消，使上述第5透镜组GR5具有至少1面为非球面，从而即使被摄物的距离即使从无限远拉近，也能够减小球面像差的变动，在所有的摄影距离上获得良好的成像性能。
上述条件式(6)规定具有低折射率的第5透镜组GR5的焦距与整个镜头系统在广角端的焦距之比率。如果fw/fg5值为-0.4以下，则第5透镜组GR5的负放大率过强，相对于聚焦组即第4透镜组GR4的移动量的像面变动量增大，在AF控制上不理想。另外，如果fw/fg4值为0.4以上，则聚焦组即第4透镜组GR4的正放大率必须减弱，调焦时第4透镜组GR4的可动范围增大，整个镜头系统难以小型化。
设广角端的后焦距(空气转换长度)为Twbf，整个系统在广角端的焦距为fw，则要求满足以下的条件式(7)
(7)0.2＜Twbf/fw＜1.2。
上述条件式(7)规定广角端的后焦距长度与广角端的整个镜头系统的焦距之比率。也就是说，如果Twbf/fw值为0.2以下，则低通滤光片(LPF)及红外线(IR)屏蔽玻璃会非常靠近摄像元件面，在最小光圈时，附着在LPF及IR屏蔽玻璃的灰尘以及LPF及IR屏蔽玻璃的缺陷易变得突出。另外，如果Twbf/fw值为1.2以上，则镜头前透镜直径增大，不仅难以小型化，也难以广角化。
上述第6透镜组GR6从物体侧依次排列至少各一个具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，设第6透镜组GR6在望远端的横向倍率为βtg6，则要求满足以下的条件式(8)(8)1.1＜βtg6＜2.0。
通过从物体侧依次设置至少各一个具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，用负透镜使周边光线突增，用正透镜加以抑制，从而能够抑制畸变像差，并容易实现广角化，也能够使摄像元件上的入射角度平缓。另外，也能够有效地修正倍率色像差。
上述条件式(8)规定望远端的第6透镜组GR6的横向倍率。由此，像能够一下子放大，所以整个镜头系统可以小型化。另外，即使在通过第6透镜组GR6具有大的倍率而使用大型摄像元件情况下，也可以进行至更近距离侧的摄影，能够设法达到极近距离。如果βtg6值为1.1以下，则不仅第6透镜组GR6的倍率减小，整个镜头系统难以小型化，而且最接近的距离也会延长。另外，如果βtg6值为2.0以上，则镜头的装配精度变得非常严格，在制造上不理想。
上述第6透镜组GR6中，从物体侧依次排列至少各一个具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，设第6透镜组GR6在广角端的横向倍率为βwg6，则要求满足以下的条件式(9)(9)1.05＜βwg6＜1.5。
上述条件式(9)规定广角端的第6透镜组GR6的倍率。如果βwg6值为1.05以下，则采用第6透镜组GR6的放大率减小，而且整个镜头系统难以小型化。另外，如果βwg6值为1.5以上，则镜头的装配精度变得非常严格，且难以通过第6透镜组GR6的移动来确保倍率，整个镜头系统将大型化。
构成上述第2透镜组GR2的镜头各面中最好至少1面由非球面构成。由此，能够有效地修正广角端的畸变像差及彗形像差，能够实现紧凑化和高性能化。
构成上述第6透镜组GR6的镜头各面中最好至少1面由非球面构成。由此，可以有效地修正周边区域内的像面弯曲及彗形像差。
下面参照图1至图12及表1至表11，说明本发明的变焦镜头系统的3个实施方式以及在3个实施方式中采用具体数值的数值实施例。
另外，在各实施方式中使用的是非球面，而非球面形状由以下数学式1式表示[数学式1]x=y2·c21+(1-(1+k)·y2·c2)1/2+ΣAi·yi]]>式中，y与光轴垂直的方向的高度x离开透镜面顶点的光轴方向的距离c镜头顶点上的近轴曲率K二次曲线常数Ai第i次非球面系数。
图1表示本发明的变焦镜头系统实施方式1的镜头结构，将具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR3、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有负折射率的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6从物体侧依次排列而成，在从广角端至望远端倍率变化时，如实线所示，上述各透镜组在光轴上从图1上方所示的状态向下方所示的状态移动。
第1透镜组GR1由从物体侧依次排列的负透镜G11和正透镜G12的组合透镜以及正透镜G13构成。第2透镜组GR2是由从物体侧依次排列的在物体侧具有复合非球面的负透镜G14、负透镜G15、正透镜G16和负透镜G17构成。第3透镜组GR3是由从物体侧依次排列的在双面都具有非球面的正透镜G18、光圈S和负透镜G19构成。第4透镜组GR4由正透镜G110和负透镜G111的组合透镜构成。第5透镜组GR5由在物体侧具有非球面的负透镜G112构成。第6透镜组GR6由从物体侧依次排列的负透镜G113以及在物体侧具有非球面的正透镜G114构成。
另外，在实施方式1及后述的实施方式2、3中，在变焦镜头系统的最终透镜面与摄像面IMG之间插入平行平面板状的低通滤光片LPF。另外，作为上述低通滤光片LPF，可使用调整到预定晶轴方向的水晶等为材料的双折射型低通滤光片以及通过衍射效果而实现必要的光学的截止频率特性的相位型低通滤光片等。
表1中标明上述实施方式1中采用具体数值的数值实施例1的各种值。此数值实施例1以及以下说明的各数值实施例各种表中的面编号表示从物体侧起第i个面，R表示第i个面的曲率半径，D表示第i个面与第i+1个面之间的轴上面间距，Nd表示在物体侧具有第i个面的玻璃材料对于d线(λ＝587.6nm)的折射率，Vd表示在物体侧具有第i个面的玻璃材料对于d线的阿贝数。另外，以「ASP」表示的面表示是非球面。曲率半径「INFINITY」表示是平面。
第1透镜组GR1与第2透镜组GR2之间的面间距D5、第2透镜组GR2与第3透镜组GR3之间的面间距D14、第3透镜组GR3与第4透镜组GR4之间的面间距D19、第4透镜组GR4与第5透镜组GR5之间的面间距D22、第5透镜组GR5与第6透镜组GR6之间的面间距D24以及第6透镜组GR6与低通滤光片LPF之间的面间距D28都随着镜头位置状态从广角端至望远端变化而变化。因此，在表2中将上述各面间距的广角端、广角端与望远端之间的中间焦距以及望远端的各值与焦距f、F数Fno及半视场角ω一起表示。
第6面、第15面、第16面、第23面及第27面的各透镜面都由非球面构成，非球面系数如表3所示。另外，在表3以及表示以下的非球面系数的表中「E-i」表示以10为底的指数表示法，即「10-i」，例如「0.12345E-05」表示的是「0.12345×10-5」。
图2至图4分别表示上述数值实施例1的无限远对焦状态下的各像差图，图2表示广角端(f＝14.74)上的像差图，图3表示广角端与望远端的中间焦距(f＝33.96)上的像差图，图4表示望远端(f＝78.21)上的像差图。
在图2至图4的各像差图中，对于球面像差，纵轴取与开式F数的比例，横轴采用散焦距，实线表示d线上的球面像差，点划线表示C线上的球面像差，虚线表示g线上的球面像差。对于像散，纵轴为像高，横轴为焦距，实线S表示弧矢像面，虚线M表示切向像面。对于畸变像差，纵轴表示像高，横轴以％表示。
至于上述数值实施例1，如后述的表10及表11所示，满足条件式(1)至(9)，另外，如各像差图所示，各像差在广角端、广角端与望远端的中间焦距及望远端上都能均衡地修正。
图5表示的是本发明的变焦镜头系统的实施方式2的镜头结构，将具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR3、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有正折射率的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6从物体侧依次排列而成，在从广角端至望远端倍率变化时，如实线所示，上述各透镜组在光轴上从图5上方所示的状态向下方所示的状态移动。
第1透镜组GR1由从物体侧依次排列的负透镜G21和正透镜G22的组合透镜以及正透镜G23构成。第2透镜组GR2是由从物体侧依次排列的在物体侧具有复合非球面的负透镜G24、负透镜G25和正透镜G26的组合透镜以及负透镜G27构成。第3透镜组GR3由从物体侧依次排列的在双面都具有非球面的正透镜G28、光圈S和负透镜G29构成。第4透镜组GR4由正透镜G210和负透镜G211的组合透镜构成。第5透镜组GR5由在物体侧具有非球面的负透镜G212构成。第6透镜组GR6由从物体侧依次排列的负透镜G213以及在双面都具有非球面的正透镜G214构成。
表4给出上述实施方式2中采用具体数值的数值实施例2的各种值。
第1透镜组GR1与第2透镜组GR2之间的面间距D5、第2透镜组GR2与第3透镜组GR3之间的面间距D13、第3透镜组GR3与第4透镜组GR4之间的面间距D18、第4透镜组GR4与第5透镜组GR5之间的面间距D21、第5透镜组GR5与第6透镜组GR6之间的面间距D23以及第6透镜组GR6与低通滤光片LPF之间的面间距D27都随着镜头位置状态从广角端至望远端变化而变化。因此，在表5中将上述各面间距的广角端、广角端与望远端之间的中间焦距以及望远端的各值与焦距f、F数Fno及半视场角ω一起表示。
第6面、第14面、第15面、第22面、第26面及第27面的各透镜面都由非球面构成，非球面系数如表6所示。
图6至图8分别表示上述数值实施例2的无限远对焦状态下的各像差图，图6表示广角端(f＝14.73)上的像差图，图7表示广角端与望远端的中间焦距(f＝33.94)上的像差图，图8表示望远端(f＝78.21)上的像差图。
在图6至图8的各像差图中，对于球面像差，纵轴取与开放F数的比例，横轴取散焦距，实线表示d线上的球面像差，点划线表示C线上的球面像差，虚线表示g线上的球面像差。对于像散，纵轴为像高，横轴为焦距，实线S表示弧矢像面，虚线M表示切向像面。对于畸变像差，纵轴表示像高，横轴以％表示。
至于上述数值实施例2，如后述的表10及表11所示，满足条件式(1)至(9)，另外，如各像差图所示，各像差在广角端、广角端与望远端的中间焦距及望远端上都能均衡地修正。
图9表示的是本发明的变焦镜头系统的实施方式3的镜头结构，将具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR3、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有正折射率的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6从物体侧依次排列而成，在从广角端至望远端倍率变化时，如实线所示，上述各透镜组在光轴上从图9上方所示的状态向下方所示的状态移动。
第1透镜组GR1由正透镜G31构成。第2透镜组GR2由从物体侧依次排列的负透镜G32、在像侧具有复合非球面的负透镜G33和正透镜G34构成。第3透镜组GR3由从物体侧依次排列的双面都具有非球面的正透镜G35、光圈S和负透镜G36构成。第4透镜组GR4由正透镜G37和负透镜G38的组合透镜构成。第5透镜组GR5由在物体侧具有非球面的负透镜G39构成。第6透镜组GR6由从物体侧依次排列的负透镜G310、正透镜G311和正透镜G312构成。
表7给出上述实施方式3中采用具体数值的数值实施例3的各值。
第1透镜组GR1与第2透镜组GR2之间的面间距D2、第2透镜组GR2与第3透镜组GR3之间的面间距D9、第3透镜组GR3与第4透镜组GR4之间的面间距D14、第4透镜组GR4与第5透镜组GR5之间的面间距D17、第5透镜组GR5与第6透镜组GR6之间的面间距D19以及第6透镜组GR6与低通滤光片LPF之间的面间距D25都随着镜头位置状态从广角端至望远端变化而变化。因此，在表8中将上述各面间距的广角端、广角端与望远端之间的中间焦距以及望远端的各值与焦距f、F数F数及半视场角ω一起示出。
第7面、第10面、第11面及第18面的各透镜面都由非球面构成，非球面系数如表9所示。
图10至图12分别表示上述数值实施例3的无限远对焦状态下的各像差图，图10表示广角端(f＝14.73)上的像差图，图11表示广角端与望远端的中间焦距(f＝32.05)上的像差图，图12表示望远端(f＝69.72)上的像差图。
在图10至图12的各像差图中，对于球面像差，纵轴取与开放F数的比例，横轴取散焦距，实线表示d线上的球面像差，点划线表示C线上的球面像差，虚线表示g线上的球面像差。对于像散，纵轴为像高，横轴为焦距，实线S表示弧矢像面，虚线M表示切向像面。对于畸变像差，纵轴表示像高，横轴以％表示。
至于上述数值实施例3，如后述的表10及表11所示，满足条件式(1)至(9)，另外，如各像差图所示，各像差在广角端、广角端与望远端的中间焦距及望远端上都能均衡地修正。
表10分别示出上述各数值实施例1至3的条件式(1)至(5)的对应值，表11分别示出条件式(6)至(9)的对应值。
数值实施例
另外，在上述各实施方式中表示的变焦镜头的各透镜组是仅通过使入射光线因折射而偏转的折射型镜头(即在具有不同折射率的介质相互之间的界面上进行偏转的类型的镜头)构成，但不限定于此，例如也可以采用使入射光因衍射而偏转的衍射型镜头、通过衍射作用和折射作用的组合使入射光线偏转的折射-衍射混合型镜头以及使入射光线因介质内的折射率分布不同而偏转的折射率分布型镜头等来构成各透镜组。
另外，通过在光路中配置不具有光学放大率的面(例如反射面、折射面和衍射面)，也可以使光路在变焦镜头系统的前后或中途弯曲。弯曲位置可根据需要设定，可通过光路的适当弯曲而实现相机外观上的薄型化。
另外，通过使构成镜头系统的透镜组之中1个或多个透镜组或者1个透镜组的一部分沿与光轴大致垂直的方向位移，也可使像位移，通过将检测相机移动的检测系统、使上述透镜组位移的驱动系统以及按照检测系统的输出而给予驱动系统位移量的控制系统相结合，可作为防抖光学系统而起到功能。
特别地，在本发明中通过使第3、4、5透镜组的一部分或者整体沿与光轴大致垂直的方向位移，可以使图像以小的像差变动位移。这是因为第3透镜组配置在孔径光阑附近，轴外光束通过光轴附近，因此位移时产生的彗形像差的变动小。
图13表示本发明的摄像装置实施方式。
摄像装置10具备变焦镜头20，包括将由变焦镜头20形成的光学像转换为电信号的摄像元件30。另外，作为摄像元件30，可以采用，例如使用CCD(Charge Coupled Device)及CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)等光电转换的元件。在上述变焦镜头20中能够采用本发明的变焦镜头系统，图13将图1所示的实施方式1的变焦镜头1的各透镜组简化为单透镜进行表示。当然，不仅能够使用实施方式1的变焦镜头1，也可使用实施方式2、实施方式3的变焦镜头2、3以及按照本说明书中提出的实施方式以外的方式而构成的本发明的变焦镜头系统。
由上述摄像元件30形成的电信号通过图像分离电路40，将聚焦控制用信号传送至控制电路50，图像用信号传送至图像处理电路。传送至图像处理电路的信号被加工成适于以后处理的方式，供作各种处理用显示装置显示，在记录介质上记录，用通信手段进行转送等。
控制电路50被输入例如调焦及聚焦开关的操作等的来自外部的操作信号，并按照该操作信号进行各种处理。例如，如果由聚焦开关输入聚焦指令，则为了变为基于指令的聚焦状态，通过驱动电路60使驱动部70动作，使第4透镜组GR4移向指定的位置。通过各传感器80得到的第4透镜组GR4的位置信息被输入控制电路50，在向驱动电路60输出指令信号时被参照。另外，在AF时，控制电路50基于从上述图像分离电路40传送到的信号，检测聚焦状态，为了获得最佳的聚焦状态，例如通过驱动电路60控制第4透镜组GR4。
对于上述摄像装置10，作为具体的产品，可采用各种方式。例如作为数码相机、数码摄像机、装入相机的手提电话、装入相机的PDA(Personal Digital Assistant)等数字输入输出设备的相机部等，都能够广泛采用。
另外，在上述的各实施方式及数值实施例中表示的各部分的具体形状及数值都只是表示实施本发明时进行的具体化之一例，不可用来限制性地解释本发明的技术范围。
产业上可利用性能够提供一种变焦镜头系统以及使用该变焦镜头系统的摄像装置，该变焦镜头系统小型轻量，而且包括从广角侧至望远侧、最适合于高速AF、同时与摄影距离无关都具有高的成像性能，并且能够广泛用于数码摄像机和数码相机等。
权利要求
1.一种变焦镜头系统，其特征在于至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(含折射率＝0)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使所述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，假设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i-j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i-j)，则满足以下的条件式(1)、(2)、(3)(1)DW(1-2)＜DT(1-2)，(2)DW(2-3)＞DT(2-3)，(3)DW(5-6)＞DT(5-6)，并且，通过使所述第4透镜组GR4沿光轴方向移动而进行调焦。
2.如权利要求1中记载的变焦镜头系统，其特征在于在倍率变化时，所述第3透镜组GR3和第5透镜组GR5一体地沿光轴移动。
3.如权利要求1中记载的变焦镜头系统，其特征在于所述第3透镜组GR3、第4透镜组GR4和第5透镜组GR5的间距满足以下的条件式(4)、(5)(4)DW(3-4)＜DT(3-4)，(5)DW(4-5)＞DT(4-5)。
4.如权利要求1中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第5透镜组GR5由具有至少1面为非球面的1枚透镜构成，第5透镜组GR5的焦距为fg5，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足以下的条件式(6)(6)-0.4＜fw/fg5＜0.4。
5.如权利要求1中记载的变焦镜头系统，其特征在于设广角端的后焦距(空气转换长度)为Twbf，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足以下的条件式(7)(7)0.2＜Twbf/fw＜1.2。
6.如权利要求1中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第6透镜组GR6至少各有一个从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，第6透镜组GR6在望远端的横向倍率为βtg6，则满足以下的条件式(8)(8)1.1＜βtg6＜2.0。
7.如权利要求6中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第6透镜组GR6至少各有一个从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，第6透镜组GR6在广角端的横向倍率为βwg6，则满足以下的条件式(9)(9)1.05＜βwg6＜1.5。
8.一种设有由多个透镜组构成的、通过改变组间距来改变倍率的变焦镜头系统以及将由所述变焦镜头系统形成的光学像转换为电信号的摄像元件的摄像装置，其特征在于所述变焦镜头系统至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(含折射率＝0)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使所述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i-j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i-j)，则满足以下的条件式(10)、(11)、(12)(10)DW(1-2)＜DT(1-2)(11)DW(2-3)＞DT(2-3)(12)DW(5-6)＞DT(5-6)并且，通过所述第4透镜组GR4沿着光轴方向移动而进行调焦。
9.如权利要求8中记载的变焦镜头系统，其特征在于在倍率变化时，所述第3透镜组GR3和第5透镜组GR5一体地沿光轴移动。
10.如权利要求8中记载的变焦镜头系统，其特征在于所述第3透镜组GR3、第4透镜组GR4和第5透镜组GR5的间距满足以下的条件式(13)、(14)(13)DW(3-4)＜DT(3-4)，(14)DW(4-5)＞DT(4-5)。
11.如权利要求8中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第5透镜组GR5由具有至少1面为非球面的1枚透镜构成，第5透镜组GR5的焦距为fg5，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足以下的条件式(15)(15)-0.4＜fw/fg5＜0.4。
12.如权利要求8中记载的变焦镜头系统，其特征在于设广角端的后焦距(空气转换长度)为Twbf，整个系统在广角端的焦距为fw，则满足以下的条件式(16)(16)0.2＜Twbf/fw＜1.2。
13.如权利要求8中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第6透镜组GR6至少各有一个从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，第6透镜组GR6在望远端的横向倍率为βtg6，则满足以下的条件式(17)(17)1.1＜βtg6＜2.0。
14.如权利要求13中记载的变焦镜头系统，其特征在于设所述第6透镜组GR6至少各有一个从物体侧依次排列的具有负折射率的负透镜和具有正折射率的正透镜，第6透镜组GR6在广角端的横向倍率为βwg6，则满足以下的条件式(18)(18)1.05＜βwg6＜1.5。
全文摘要
本发明提供一种用于摄像机和数码相机的变焦镜头系统以及使用该变焦镜头系统的摄像装置，该变焦镜头系统紧凑，包括从广角侧至望远侧与被照物的距离无关而在整个变焦区域都具有高的成像性能。该变焦镜头系统至少包括从物体侧依次排列的具有正折射率的第1透镜组GR1、具有负折射率的第2透镜组GR2、具有正折射率的第3透镜组GR3、具有正折射率的第4透镜组GR4、具有低折射率(含折射率＝0)的第5透镜组GR5和具有负折射率的第6透镜组GR6，通过使上述各透镜组之间的间距变化而改变倍率，设广角端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DW(i－j)，望远端的第i透镜组与第j透镜组之间的组间距为DT(i－j)，则满足以下的条件式(1)、(2)、(3)(1)DW(1－2)＜DT(1－2)，(2)DW(2－3)＞DT(2－3)，(3)DW(5－6)＞DT(5－6)，并且，通过上述第4透镜组GR4沿光轴方向移动而进行调焦。
文档编号G02B13/18GK1989434SQ200680000468
公开日2007年6月27日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年3月11日
发明者末吉正史, 黑田大介 申请人:索尼株式会社