变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置的制作方法

专利名称：变焦镜头及具备该变焦镜头的摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变焦镜头，尤其涉及具有变焦镜头的摄像装置。
背景技术：
以往，作为在数字照相机中使用的小尺寸的变焦镜头，通过日本特
开2001—343587号公报、日本特开2005—338344号公报等已公知有如 下的变焦镜头在最靠近物体侧配置负光焦度的透镜组，在最靠近像侧 配置正光焦度的透镜组，在这些透镜组之间配置正光焦度的中间透镜组， 从而具有3组或3组以上的透镜组结构的变焦镜头。
这种类型的变焦镜头把负光焦度的透镜组配置在最靠近物体侧，从 而有利于确保广角端的视场角和变焦镜头在径向上的小型化。并且，通 过把最靠近像侧的透镜组设为正光焦度，容易使出射光瞳远离像面，容 易抑制颜色阴影。
并且，使中间透镜组移动以使得与广角端相比在望远端该中间透镜 组更靠近物体侧，并使最靠近像侧的透镜组移动以使得与广角端相比在 望远端该最靠近像侧的透镜组更靠近像侧。根据这种移动方式，使中间 透镜组和最靠近像侧的透镜组分担增倍作用，有利于确保变倍比。
并且，使亮度光阑与中间透镜组一体地移动，容易使中间透镜组的 尺寸小型化，使变倍用的驱动机构变简单。
但是，在上述的变焦镜头的结构中，最靠近像侧的透镜组与亮度光 阑的距离在广角端和望远端相差很大。该情况时，从最靠近像侧的透镜 组的紧前方的透镜组射出的轴外光束相对于光轴的角度、以及入射到最 靠近像侧的透镜组的轴外光束距光轴的距离容易发生变化。因此，容易 产生最靠近像侧的透镜组中的像差变动，难以在抑制像差变动的同时确 保变倍比。并且，极端增加透镜数量将不利于成本降低和小型化。

发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种有利于 确保小型化和变倍比，同时容易确保光学性能的变焦镜头。
在第一方面中基于本发明的变焦镜头包括物体侧透镜组，其是配 置在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；像侧透镜组，其是配置 在最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；中间透镜组，其配置在所述 物体侧透镜组和所述像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和亮度光阑， 其与所述物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与所述像侧透镜组 相比配置在更靠近物体侧，与广角端相比，在望远端时所述物体侧透镜 组和所述中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比，在望远端时所述 中间透镜组和所述像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比，在望远 端时所述中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比，在望 远端时所述像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，在从广角端向望远端 变倍时所述亮度光阑与所述中间透镜组一体地移动，在设透镜组成部分 是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面这两个面的透镜 体时，所述像侧透镜组从物体侧起依次包括具有凹面的物体侧透镜面 且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透镜面且为弯 月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，所述第3透镜组中的透镜组成 部分的总数为2，所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的 绝对值小于所述像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝 对值。
并且，第二方面中基于本发明的摄像装置包括变焦镜头；和摄像 元件，该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述变焦镜头 形成的所述摄像面上的光学像转换为电信号，所述变焦镜头是第一方面 所述的变焦镜头。
鉴于上述问题，本发明的变焦镜头具有物体侧透镜组，其是配置 在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；像侧透镜组，其是配置在 最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；中间透镜组，其配置在物体侧 透镜组和像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和亮度光阑，其与物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与像侧透镜组相比配置在更靠近 物体侧，与广角端相比，在望远端时物体侧透镜组和中间透镜组之间的 距离更小，与广角端相比，在望远端时中间透镜组和像侧透镜组之间的 距离更大，与广角端相比，在望远端时中间透镜组移动到更靠近物体侧 的位置，与广角端相比，在望远端时像侧透镜组移动到更靠近像侧的位 置，在从广角端向望远端变倍时亮度光阑与中间透镜组一体地移动，在 设透镜组成部分是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面 这两个面的透镜体时，像侧透镜组从物体侧起依次包括具有凹面的物 体侧透镜面且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透 镜面且为弯月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，第3透镜组中的透 镜组成部分的总数为2，前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径 的绝对值小于像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对 值。
如前面所述，本发明的变焦镜头的负透镜组为最靠近物体侧的透镜 组，正透镜组为最靠近像侧的透镜组，在这些透镜组之间配置正光焦度 的中间透镜组，在上述位置配置亮度光闹，并设为上述的变倍时的移动 方式，从而可以形成有利于小型化和高变倍比化、有利于减轻颜色阴影 等的变焦镜头。
另一方面，像侧透镜组与亮度光阑的距离的变化随着变倍比的增大 而增大。
因此，利用较少的透镜组成部分来减轻像侧透镜组中的变倍时的像 差变动对抑制伴随高变倍比化的像差变动、及实现小型化和低成本非常 重要。
在本发明中，使像侧透镜组中的前侧透镜组成部分和正光焦度的后 侧透镜组成部分都形成为凹面朝向物体侧的弯月形状，使前侧透镜组成 部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于后侧透镜组成部分的物 体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。
通过形成这种结构，可以减小像侧透镜组中的各个透镜面上的轴外 光束的入射角，同时使前侧透镜组成部分具有校正像面弯曲的作用。因此，容易校正广角侧的各像差、容易抑制变倍时的像差变动，有利于变 焦镜头的广视场角化、高变倍比化。 另外，优选满足以下条件
-0.45<fj/fIF<0.20 (1) -10. 0<(Rifr+Rirf)/(RifR-Rirf)<- 1.1 ( 2 )
-90.0〈DM/Di〈-3.0 (3)
其中，fff表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的焦距，fl表示像 侧透镜组的焦距，Rn^表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧透镜 面的近轴曲率半径，Ruu:表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的物体侧 透镜面的近轴曲率半径，DM表示与亮度光阑一体地移动的中间透镜组在 广角端与望远端的位置之差，D,表示像侧透镜组在广角端与望远端的位 置之差，在透镜组向物体侧移动时为正号，在向像侧移动时为负号。
条件式(1)用于确定像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的优选光焦度。
由于前侧透镜组成部分为曲率半径的绝对值小的面，所以通过不使 该透镜的光焦度的绝对值过大，可以抑制前侧透镜组的像差，而且容易 发挥降低像面弯曲的作用。
通过不低于条件式(1)的下限，并使前侧透镜组成部分的光焦度不 成为大的负光焦度，可相对容易地抑制像侧透镜组成部分的正光焦度， 容易进行像差校正。
并且，通过不髙于条件式(1)的上限，并使前侧透镜组成部分的光 焦度不成为大的正光焦度，将容易抑制物体侧透镜组成部分中的像差。
条件式(2)用于确定夹在像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧 面与后侧透镜组成部分的物体侧面之间的空气透镜的优选形状。
通过不低于条件式(2)的下限，容易抑制像侧透镜组中的各个透镜 面的曲率绝对值，有利于降低球面像差等。
通过不高于条件式(2)的上限，容易抑制入射到后侧透镜组成部分 的物体侧透镜面的光束的入射角，容易降低在望远端的轴外像差。
条件式(3)用于确定与亮度光阑一体地移动的中间透镜组与像侧透镜组的优选的移动量之比。
通过不低于条件式(3)的下限，并抑制望远端的变焦镜头全长、同 时使像侧透镜组具有变倍作用，从而将有利于抑制变倍时的像差变动、 同时有利于高变倍比化。
通过不高于条件式(3)的上限，可确保中间透镜组的变倍作用，通 过适度抑制像侧透镜组的移动量，容易抑制像侧透镜组在变倍时的像差 变动。
另外，优选满足以下条件
1.0<(RIRF+RIRR)/(RIRF-RIRR)<3.0 ( 4 )
其中，RIRF表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的物体侧透镜面 的近轴曲率半径，RIRR表示像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的像侧透 镜面的近轴曲率半径。
条件式(4)用于确定像侧透镜组中的后侧透镜组成部分的优选形状。
通过不低于条件式(4)的下限，并确保后侧透镜组成部分的物体侧 的凹面，将容易抑制伴随变倍的像差变动。
通过不超过条件式(4)的上限，将容易抑制后侧透镜组成部分的像 侧透镜面的曲率绝对值，容易抑制球面像差和彗形像差。
另外，优选像侧透镜组中的前侧透镜组成部分是满足以下条件的弯 月形状，
-1.3<fIFF/fIFR<-0.5 (5)
其中，fnr表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的物体侧透镜面的 光焦度的倒数，foR表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧透镜面 的光焦度的倒数。
如果使像侧透镜组的前侧透镜组成部分形成为弯月形状，则容易校 正在整个变倍区域容易产生的负方向的像面弯曲。随之，物体侧透镜组 的像面弯曲校正的负担也减轻，容易优化各个透镜组的光焦度。结果， 容易抑制伴随广角化、高变倍比化而产生像差。
条件式(5)用于确定获得像面弯曲的校正作用的优选的面的光焦度。
通过不低于条件式(5)的下限，将容易防止像面弯曲、像散过量。通过不高于条件式(5)的上限，能够确保校正像面弯曲的效果，减 轻物体侧透镜组中的像差校正负担，有利于基于合适的光焦度配置的高 变倍化。
另外，优选亮度光阑被配置在中间透镜组的紧前方。由此，容易进 一步减小物体侧透镜组的尺寸。并且，容易减小轴外光束对像面的入射 角。
另外，优选中间透镜组是被配置在物体侧透镜组的像侧紧后方的透
镜组，变焦镜头在广角端满足以下条件
l<DOM/fw<4 (6)
其中，D0M表示广角端时的从物体侧透镜组的最靠近像侧的透镜面
到中间透镜组的最靠近物体侧的透镜面的轴上距离，fw表示广角端时的 变焦镜头系统整体的焦距。
通过把在变倍时与亮度光阑一体地移动的中间透镜组配置在物体侧 透镜组的像侧紧后方，有利于变焦镜头的径向的小型化。
条件式(6)用于确定物体侧透镜组与中间透镜组的优选距离，以便 确保变倍比并有利于光学性能和小型化。
通过确保物体侧透镜组与中间透镜组的距离以不低于条件式(6)的 下限，有利于抑制各个透镜组的光焦度同时确保变倍比，容易抑制各个 透镜组中的像差产生量，所以有利于确保整体变倍区域的光学性能。
通过不高于条件式(6)的上限，可以抑制物体侧透镜组过度远离亮 度光阑，有利于物体侧透镜组的径向的小型化。
另外，优选像侧透镜组中的全部透镜元件满足以下条件
nIave》1.4 (7)
vIave》50 (8)
其中，nIaw表示像侧透镜组中的全部透镜元件的折射率的平均值，vIave 表示像侧透镜组中的全部透镜元件的阿贝数的平均值。
通过使像侧透镜组中的全部透镜采用满足条件式(7)的髙折射率材 料，将容易进行像散校正。并且，通过采用满足条件式(8)的低分散材 料，将有利于减小色差。另外，优选像侧透镜组中包含的透镜元件的总数为2，其中任意一 个透镜元件具有非球面。由此，有利于像侧透镜组的小型化、低成本化。 通过采用非球面，有利于校正极近摄影时的像散。
从确保光学性能来说优选像侧透镜组的后侧透镜组成部分的单面或 两面为非球面。尤其是像侧的透镜面是大的正光焦度，所以优选使该像 侧透镜面形成为随着远离光轴正光焦度变弱的非球面。
另外，优选像侧透镜组具有至少一个树脂透镜元件。像侧透镜组由 至少一个树脂透镜构成，从而容易抑制成本，容易进行透镜成型。
另外，在把变焦镜头中的透镜元件的总数表示为Nt时，优选满足以
下条件式
6《Nt《8 (9)
通过不低于条件式(9)的下限，将容易确保变焦镜头的各个透镜组 的光焦度，容易降低像差。通过不高于上限，并减少透镜的构成个数， 将有利于紧凑化。
并且，如果变焦镜头中的透镜组只有物体侧透镜组、像侧透镜组、 中间透镜组这三组，则更加有利于小型化和低成本化。
另一方面，也可以构成为具有如下的透镜组该透镜组配置在中间
透镜组与像侧透镜组之间，而且在从广角端向望远端变倍时与中间透镜 组以及像侧透镜组相独立地移动。由此，更加容易降低像差变动。
此时，也可以使变焦镜头中的透镜组为4组，形成为4组的变焦镜头。
并且，在从广角端向望远端变倍时，如果采取物体侧透镜组先向像 侧移动，然后向物体侧移动的方式，则容易抑制广角端和望远端双方情 况下的变焦镜头的全长。
另外，优选从广角端向望远端变倍的变焦镜头系统整体的变倍比满
足以下条件
3.2<fT/fw<7.0 (10)
其中，fr表示变焦镜头系统整体在望远端时的焦距，fw表示变焦镜 头系统整体在广角端时的焦距。如果确保变倍比以便不低于条件式(10)的下限，则可形成通用性
良好的变焦镜头。
如果不高于条件式(10)的上限，则容易抑制各个透镜组的光焦度，
有利于确保光学性能。
另外，优选本发明涉及的摄像装置包括变焦镜头；和摄像元件， 该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述变焦镜头形成的 所述摄像面上的光学像转换为电信号，所述变焦镜头是上面叙述的变焦 镜头。
由此，能够提供一种具有如下的变焦镜头的摄像装置，该变焦镜头 结构紧凑、同时有利于确保变倍比和视场角以及确保光学性能。
另外，优选具有信号处理电路，该信号处理电路对由摄像元件拍摄 得到的图像数据进行加工、将其作为改变了形状的图像数据进行输出， 在该变焦镜头位于广角端而且对焦于最远距离的状态下，满足以下条件
0.7<y07/(fw.tan(o07w)<1.0 (11)
其中，在把摄像元件的有效摄像面内从中心到最远的点的距离设为
y,o时，根据y。7二o.7x力Q来定义，在有效摄像区域从广角端变化到望远端
时，y,。表示能取得的值的最大值，C0o7w表示广角端时的入射到从摄像面
上的中心起像高度为y )7的像位置处的主光线在物方空间中的入射光线与 光轴形成的角度。
在本发明的这种变焦镜头的情况下，着重于像散校正和桶状畸变校 正容易成为折中关系这一点，在某种程度上允许产生畸变像差，能够通 过使用本发明的变焦光学系统的电子摄像装置中所包含的图像处理功能 来校正图像形状的畸变。以下具体叙述这一点。
在此，假设利用没有畸变像差的光学系统来成像无限远物体。该情 况时，由于所成像的像中没有畸变，所以下式成立，
f=y/tanco (A)
其中，y表示像点距光轴的高度，f表示成像系统的焦距，co表示与 从摄像面上的中心连接到y的位置的像点对应的物点方向相对于光轴的 角度。另一方面，当仅在处于广角端附近的状态时允许光学系统中的桶状 畸变像差的情况下，成为下式，
f>y/tanco (B)
艮P，如果使o和y成为固定的值，则广角端的焦距f可以变长，相应 地容易进行抑制了像差的设计。
并且，通常利用两个以上的透镜组成部分来构成相当于物体侧透镜 组的透镜组的原因是为了同时校正畸变像差和像散。在本发明中不需要 做到这一点。因此，有利于校正像散。
因此，在本发明的摄像装置中，通过图像处理对由摄像元件得到的 图像数据进行加工。在该加工中，改变图像数据(图像的形状)以便校 正桶状畸变像差。这样，最终得到的图像数据成为具有与物体基本相似 的形状的图像数据。因此，只要根据该图像数据向CRT或打印机输出物 体的图像即可。
在进行这种图像数据的校正时，广角端的有效摄像区域成为桶状。 并且，把桶状的有效摄像区域的图像数据变更为矩形的图像数据。
条件式(11)规定了变焦广角端的桶状畸变的程度。通过满足条件 式(11)，能够容易地进行像散的校正。另外，变形成桶状的像通过摄像 元件被光电转换，成为变形成桶状的图像数据。然而，变形为桶状的图 像数据通过电子摄像装置的信号处理系统即图像处理单元，被电气地实 施相当于像的形状变化的加工。这样，即使利用显示装置来再现最终从 图像处理单元输出的图像数据，也能够获得校正了畸变的、与被摄体形 状基本相似的图像。
在此，通过以不低于条件式(10)的下限的方式来抑制基于变焦镜 头的畸变像差的产生，从而在利用信号处理电路校正了基于变焦镜头的 畸变像差的图像畸变的情况下，容易抑制向修正后的图像周边部的放射 方向的拉伸率，容易抑制图像周边部的清晰度的恶化。
并且，通过不高于条件式(10)的上限、允许变焦镜头的畸变像差， 将有利于校正变焦镜头的像散，有利于变焦镜头的薄型化。
另外，也可以将广角端的有效摄像区域确定成完全校正畸变像差，但考虑到远景(perspective)的影响和周边的图像恶化，也可以适当地保
留-3%左右、或-5%左右等的桶状畸变像差来进行图像数据的变更，
另外，通过按照下面所述变更上述条件，可以形成更加优选的结构。 优选把条件式(1)的下限值设为-0.40,更优选设为-0.36。 优选把条件式(1)的上限值设为O.IO，更优选设为0.07。 另外，如果把条件式(1)的上限值设为-0.01，把像侧透镜组的前侧
透镜组成部分设为负光焦度，则有利于校正像侧透镜组的色差。 优选把条件式(2)的下限值设为-8.0,更优选设为-4.0。 优选把条件式(2)的上限值设为-1.3，更优选设为-1.5。 优选把条件式(3)的下限值设为-50.0，更优选设为-20.0。 优选把条件式(3)的上限值设为-5.0，更优选设为-7.0。 优选把条件式(4)的下限值设为1.05，更优选设为l.l。 优选把条件式(4)的上限值设为2.7，更优选设为2.3。 优选把条件式(5)的下限值设为-1.25，更优选设为-1.2。 优选把条件式(5)的上限值设为-0.55，更优选设为-0.6。 优选把条件式(6)的下限值设为2.0，更优选设为2.4。 优选把条件式(6)的上限值设为3.5，更优选设为3.0。 优选把条件式(7)的下限值设为1.50，更优选设为1.52。 优选把条件式(8)的下限值设为58，更优选设为80。 更优选把条件式(10)的下限值设为3.4。 更优选把条件式(10)的上限值设为5.0。 优选把条件式(11)的下限值设为0.75，更优选设为0.80。 优选把条件式(11)的上限值设为0.99，更优选设为0.97。 为了有利于降低像侧透镜组中的各个透镜的成本，更优选对nhve设
置上限，并采用满足以下条件的材料。 nIave《2.2 (7A) 进一步优选满足以下条件。 nIave《1.8 (7A，)
为了有利于降低像侧透镜组中的各个透镜的成本，更优选对、ve设置上限，并采用满足以下条件的材料。
vIave《95 (12A) 进一步优选满足以下条件。 vIave《82 (12A，) 更进一步优选满足以下条件。 vIave《58 (12A")
并且，上述的各个变焦镜头的发明在变焦镜头具有对焦功能时，采 用对焦于最远物体的状态下的结构。
关于从远距离物体变为对近距离物体的对焦，优选采用使变焦镜头 整体向物体侧伸出、仅物体侧透镜组向物体侧伸出、仅像侧透镜组向物 体侧伸出的方法中的任一方法来进行。
更优选上述的各个发明同时满足任意多个条件。
根据本发明，能够提供有利于确保小型化和变倍比同时容易确保光 学性能的变焦镜头。另外，能够提供具有这种变焦镜头的摄像装置。


图1A、 1B、 1C是表示本发明的实施例1的变焦镜头在无限远物点 对焦时的广角端(图1A)、中间焦距状态(图1B)、望远端(图1C)的 透镜剖面图。
图2A、 2B、 2C是本发明的实施例2的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图3A、 3B、 3C是本发明的实施例3的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图4A、 4B、 4C是本发明的实施例4的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图5A、 5B、 5C是本发明的实施例5的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图6A、 6B、 6C是本发明的实施例6的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。图7A、 7B、 7C是本发明的实施例7的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图8A、 8B、 8C是本发明的实施例8的变焦镜头的与图1A 1C相 同的图。
图9A、 9B、 9C是表示实施例1中在无限远物点对焦时的球面像差、 像散、畸变像差、倍率色差的图，图9A表示广角端的状态，图9B表示 中间焦距状态，图9C表示望远端的状态。
图IOA、 IOB、 10C是表示实施例2的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图11A、11B、11C是表示实施例3的在无限远物点对焦时的与图9A、 9B、 9C相同的图。
图12A、 12B、 12C是表示实施例4的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图13A、 13B、 13C是表示实施例5的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图14A、 14B、 14C是表示实施例6的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图15A、 15B、 15C是表示实施例7的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图16A、 16B、 16C是表示实施例8的在无限远物点对焦时的与图 9A、 9B、 9C相同的图。
图17是说明畸变像差的校正的图。
图18是表示装配了本发明的变焦镜头的数字相机的外观的主视立 体图。
图19是所述数字相机的后视图。 图20是所述数字相机的剖面图。
图21是数字相机的主要部分的内部电路的结构方框图。
具体实施方式
下面，说明本发明的变焦镜头的实施例1 8。图1 8分别表示实 施例1 8的无限远物点对焦时的广角端(a)、中间焦距状态(b)、望远 端(c)的透镜剖面图。在图1 8中，第1透镜组利用G1表示，第2透 镜组利用G2表示，亮度光阑利用S表示，第3透镜组利用G3表示，第 4透镜组利用G4表示，构成实施了用于限制红外光的波段限制涂层的低 通滤波器的平行平板利用F表示，电子摄像元件的玻璃盖的平行平板利 用C表示，像面利用I表示。另外，也可以对玻璃盖C的表面实施波段 限制用的多层膜。并且，也可以使该玻璃盖C具有低通滤波器的作用。
并且，第1透镜组G1对应于物体侧透镜组，第2透镜组G2对应于 中间透镜组，实施例1 实施例7中的第3透镜组G3、和实施例8中的 第4透镜组G4分别对应于像侧透镜组。
并且，在各个实施例中，亮度光阑S与第3透镜组G3—体地移动。 数值数据均表示对焦于无限远的被摄体的状态下的数据。各个数值的长 度单位是mm,角度的单位是。(度)。另外，变焦数据指广角端(WE)、 本发明中定义的中间变焦状态(ST)、以及望远端(TE)的值。
如图1所示，实施例1的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动 后再向像侧移动、与广角端相比在望远端时位于更靠近像侧的位置。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、凸面朝向物体侧的负弯月 透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向 像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透 镜)构成。
第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这5个 面采用非球面。如图2所示，实施例2的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度
的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、以及凸面朝向物体侧的正 弯月透镜与凸面朝向物体侧的负弯月透镜的接合透镜构成。第3透镜组 G3由凸面朝向像侧的第1正弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的 第2正弯月透镜(树脂透镜)构成。
第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的第1正弯月透镜的物体侧的面 和凸面朝向像侧的第1正弯月透镜的像侧的面这6个面采用非球面。
如图3所示，实施例3的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时,第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3向物体侧移动 后再向像侧移动、与广角端相比在望远端时位于更靠近像侧的位置。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯 月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、 和凸面朝向像侧的正弯月透镜构成。
第1透镜组G1的双凹负透镜的两面、凸面朝向物体侧的正弯月透镜 的物体侧的面、第2透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的 凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这6个面采用非球面。
如图4所示，实施例4的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯 月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、 和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。
第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面和凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像面侧的面、第3透镜组G3的 凸面朝向像侧的负弯月透镜的物体侧的面和凸面朝向像侧的正弯月透镜 的像侧的面这7个面采用非球面。
如图5所示，实施例5的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、正光焦度的 第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由凸面朝向物体侧的负弯月透镜和凸 面朝向物体侧的正弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面 朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月 透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。
第1透镜组Gl的凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第2 透镜组G2的双凸正透镜的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯 月透镜的像侧的面这4个面采用非球面。
如图6所示，实施例6的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜、和凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月透镜、和凸面朝向 像侧的正弯月透镜构成。
第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这5个 面釆用非球面。
如图7所示，实施例7的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、以及正光焦 度的第3透镜组G3。
在从广角端向望远端变倍时,第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由第1双凸正透镜、以及第2双凸正透镜 与双凹负透镜的接合透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向像侧的负弯月 透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的正弯月透镜(树脂透镜)构成。
第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面和双凹负透镜的像侧的面、第3透镜组G3的凸面朝向像侧的负弯 月透镜的物体侧的面和凸面朝向像侧的正弯月透镜的像侧的面这7个面 采用非球面。
如图8所示，实施例8的变焦镜头从物体侧起依次具有负光焦度 的第1透镜组G1、亮度光阑S、正光焦度的第2透镜组G2、负光焦度的 第3透镜组G3、以及正光焦度的第4透镜组G4。
在从广角端向望远端变倍时，第1透镜组G1向像侧移动后再向物体 侧移动，第2透镜组G2只向物体侧移动，第3透镜组G3只向物体侧移 动，第4透镜组G4只向像侧移动。
第1透镜组G1从物体侧起依次由双凹负透镜和凸面朝向物体侧的正 弯月透镜构成。第2透镜组G2由双凸正透镜和凸面朝向物体侧的负弯月 透镜构成。第3透镜组G3由凸面朝向物体侧的负弯月透镜构成。第4透 镜组G4由凸面朝向像侧的负弯月透镜(树脂透镜)、和凸面朝向像侧的 正弯月透镜(树脂透镜)构成。第1透镜组Gl的双凹负透镜的两面、第2透镜组G2的双凸正透镜 的两面和凸面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第3透镜组G3的凸 面朝向物体侧的负弯月透镜的像侧的面、第4透镜组G4的凸面朝向像侧 的正弯月透镜的像侧的面这7个面采用非球面。
以下示出上述各个实施例的数值数据。除上述记号之外，f表示整体 系统焦距，BF表示后焦距，fl、 f2…表示各个透镜组的焦距，IH表示像 高度，Fwo表示F值，(O表示半视场角，WE表示广角端，ST表示中间焦 距状态，TE表示望远端，rl、 r2…表示各个透镜面的曲率半径，dl、 d2... 表示各个透镜面之间的间隔，ndl、 1^2...表示各个透镜的(1线的折射率， vdl、 vd2，,.表示各个透镜的阿贝数。后面叙述的透镜全长是对从透镜最前 部的面到透镜最后部的面的距离加上后焦距而得到的值。BF (后焦距) 是将从透镜最后部的面到近轴像面的距离进行空气换算后示出的值。
另外，关于非球面形状，在把x作为设光的行进方向为正时的光轴、 把y作为与光轴正交的方向时，利用下式表示非球面形状。
x= (y2 /r) / [1+ {1— (K+l) (y/r) 2 } 1/2 ] +A4y4 +A6y6 +A8y8 +A10y10+A12y12
其中，r表示近轴曲率半径，K表示圆锥系数，A4、 A6、 A8、 AIO、 A12分别表示4次、6次、8次、10次、12次的非球面系数。并且，在 非球面系数中，"e—n" (n为整数)表示"10'n"。
数值实施例1
单位s mm
面数据
面序号dndvd
" -31.5150.80l.讓O40.92
2*7扁2.03
39.3461.281.9228618.90
416.817可变
5(光阑)000.50
6*4.5971.741.5831359.387承-10.3310.10
87.2571.06l細OO46.57
913.1040.501.8051825.42
103.117可变
11-10.0000.801.5254255.78
12-15.8790.10
13-61.6081.611.5254255.78
14*-7.052可变
15000.501.5477162.84
16000.50
17oo0.501.5163364.14
180.50
像面(摄像面)
非球面数据
第l面
K=0.000,A4=1.28825e-03，A6=-2.87635e-05，A8-1.43822e-08，A10=5.28531e-09 第2面
K=0.968，A4=7.51526e-04,A6=1.29461e-05，A8=-2.77211e-06，A10=-7.88860e-ll 第6面
K=-2.315,A4=6.32399e-04,A6=-7.60844e-05，A8=-1.44293e-05，A10=-2.09939e-06
第7面
K=0.000,A4=-3.71450e-04，A6=-1.28789e-05，A8=-3.03992e-05 第14面
K=-3.360,A4=-3.71759e-04，A6=4.76797e-06,A8=-1.08593e-07 透镜组焦距
fl=-11.69￡2=9.00 13=19.40各种数据
WESTTE
像高度3.63.63.6
焦距4.757.5116.62
FNO.2.883.535.85
视场角2co78.8251.4723.93
BF(在空气中)5.235.294.15
全长(在空气中)31.3827.6030.32
d413.336.871.20
d102.304.9214.45
d143.583.642.50
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距4.757,5116.62
FNO.2.883.535.85
视场角2co77.1651.4723.93
像高度3.513.63.6
数值实施例2
单位mm
面数据
面序号rdnd
1* -28.6240.801.80610
2*7.1021.51
38.4651.251.92286
415細可变
5(光阑)000.50
6*4.5841.681.58313
vd
40.92 18.907*-15.1020.10
86.3861.20l.醒O40.92
922.0100.501.8051825,42
103.040可变
11*-13.0000.801.5254255.78
12-12.6930.10
13-23.5852.021.5254255.78
14*-6.191可变
15000.501.5477162.84
16QO0.50
17000.501.5163364.14
18000.32
像面(摄像面)
非球面数据
第l面
K-0.000,A4=9.65210e-04，A6=-1.84232e-05,A8=1.54796e-07
第2面
K=0.775,A4=6.83359e-04，A6=-1.28637e-05,A8=2.06468e-07,A10=-3.45662e-08 第6面
K=-1.904,A4=1.02323e-03，A6=5.25597e-07，A8=-4.66818e-06,A10=-7.03594e-08
第7面
K=0.000,A4=2.16799e-04,A6=2.80625e-05,A8=-7.06696e-06 第ll面
K=0.000，A4=-1.21144e-03，A6=4.31564e-05 第14面
K=-1.253，A4=-7.50374e-04，A6=2.86564e-05,A8=-3.30381e-09
透镜组焦距fl=-11.75 f2=9.13 fi=14.68
各种数据
WESTTE
像高度3.63.63.6
焦距5.088.0319.71
FNO.2.693.496.22
视场角2co78.2951.6521.69
BF(在空气中)4.904.113.97
全长(在空气中)30.1128.5334.15
d412.177.341.30
dIO2.606.6318.43
dl43.432.642.50
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距5.088.0319.71
FNO.2.693.496.22
视场角2 77.1651.6521.69
像高度3.533.63.6
数值实施例3
单位s mm
面数据
面序号rdnd
l承-57,9990.801.85135
2*6.2002.50
3* 11.815 1.19 2.10225 16.80418.266可变
5(光闺)000.00
6*4.2962.271.5496971.75
7*-9.0500.10
85.4951.351.9228620,88
92.856可变
10 -IO扁0.801.5254255.78
11 -11.1240.16
12 -15細1.681.5831359.38
13*-5.592可变
14000.501.5477162.84
15000.50
16000.501.5163364.14
17000.50
像面(摄像面)
非球面数据
第l面
K=0.000,A4=1.48620e-03,A6=-3.26084e-05,A8=-1.55682e-07,A10=7.46342e-09第2面
K=0.392，A4=1.55710e-03,A6=U7426e-05,A8=-2.92298e-07,A10=-1.27276e-07第3面
K=0.000，A4=2.81277e-04,A6=2.02191e-07,
A8=0.000,A10=2.1004e-08，A12=2.0141e-09，A10=A14=-1.39554e-10第6面
K=-2.195,A4=1.00603e-03，A6=-1.08685e-04,A8=1.06757e-06,A10=-1.49012e-06
第7面
K=0.000,A4=1.64463e-04，A6=-4.05406e-05，A8=-1.34042e-05第13面K=-1.481，A4=1.97334e-04,A6=-I.36749e-05,A8=1.20016e-07
各透镜组焦距
fl=-9.27￡2=8.04f3=14,68各种数据
WESTTE
像高度3.853.853.85
焦距4.076.4314.25
FNO.2.963.686.17
视场角2co87.8258.3127.79
BF(在空气中)4.394.504.15
全长(在空气中)29.1826.5230.31
d411.656.361.60
d92.304.8313.74
d132.742.852.49
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距4.076.4314.25
FNO.2.963.686.17
视场角2w85.9258.3127.79
像高度3.753.853.85
数值实施例4
单位mm
面数据
面序号dnd-40.2670.751.8061040.92
2*6.1061.88
38.7171.351.9228618.90
416細可变
5(光阑) oo0.00
3.8931.771.5560664.53
-21.3750.10
86.0441.502.1022516.80
9*3.352可变
10*-10.0000.801.5254255.78
11-12.5720.10
12-34.7261.571.5254255.78
13*-7.254可变
14oo0.501.5477162.84
15oo0.50
16000.501.5163364.14
17000.50
像面(摄像面)
非球面数据
第l面
K=0.000，A4=9.53870e-04,A6=-1.82491e-05，A8=9.03444e-09，A10=2.97648e-09
第2面
K=0.480,A4=4.91521e-04，A6=-3.93247e-06，A8=-7.50240e-07，A10=-4.68586e-08
第6面
K=-1.448,A4=1.68446e-03,A6=5.28303e-06,A8=-1.50101e-05，A10=1.40900e-06第7面
K=0.000,A4=-7.33600e-04，A6=1.21720e-05，A8=1.45238e-06
第9面K=0.000,A4=3.00679e-03，A6=3.47555e-04第IO面
K=0.000，A4=-3.33530e-04,A6=5.44978e-05第13面
K=-0.522,A4=8.89558e-05,A6=3.35121e-05,A8=2.97775e-07
透镜组焦距
fl=-10.95f2=8.46f3=19.53各种数据
WESTTE
像高度3.63.63.6
焦距4.757.5116.63
FNO.2.963.726.16
视场角2 78.1651.7124.00
BF(在空气中)4.894.454.15
全长(在空气中)29.6026.7929.65
d412.607.111.60
d92.305.4114.09
dl33.242.802.50
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距4.757.5116.63
FNO.2.963.726.16
视场角2co77.1751.7124.00
像高度3.543.63.6
数值实施例5单位mm
面数据
面序号rdndvd
1363.7660.751.8061040.92
2*6扁2.04
38.4281.281.9228618.90
413細可变
5(光阑) oo0.00
6*4.0911.541.5831359.38
7*-13.8460.10
85.2131.341.9228618.90
92.640可变
10-9.0340.801.5254255.78
11-ll扁0.10
12-28.3561.691.5254255.78
13*-6細可变
14QO0.501.5477162.84
15000.50
16oo0.501.5163364.14
17oo0.50
像面(摄像面)
非球面数据
第2面
K--0.312,A4=-9.90285e-05,A6
第6面
K=-1.917，A4=7.66948e-04,A6=
第7面
31
=-3.85629e-06,A8=7.70198e-08,A10=-3.18495e-09=-1.21977e-04，A8=-1.62327e-05,A10=-6,92312e-0K-O.OOO, A4=-9.09506e-04，A6=-1,35015e-05, A8=-6.43215e-05第13面
K=-3.163，A4=-6.05348e-04,A6=7.34462e-06,A8=-U6607e-07
透镜组焦距
fl=-12.07￡2=8.82 f3=15.70
各种数据
WESTTE
像高度3.63.63.6
焦距4.757.5016.61
FNO.2.893.665.99
视场角2co78.9851.1723.94
BF(在空气中)4.884.304.15
全长(在空气中)30.1527.2329.51
d413.337.671.60
d92.305.6214.12
dl33.232.652.50
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距4.757.5116.63
FNO.2.963.726.16
视场角2a77.2051.7124.00
像高度3.503.63.6
数值实施例6单位mm面数据
面序号dndvd
I*-101.9600.801.8061040.92
2承6馬2.24
37.9271.251.9228618.90
411.714可变
5(光阑) w0.00
6承4.3201,611.5831359.38
-11.2800.10
85.9261.501.9228618.90
92.876可变
10-IO扁0.801.4970081.61
11-11.3210.10
12-44.6141.561.4970081.61
13*-7.436可变
14000.501.5477162.84
15000.50
16000.501.5163364.14
17000.50
像面(摄像面)
非球面数据第l面
K=0.000,A4=9.19304e-04,A6=-1.59914e-05,A8=-2.00653e-07,A10=7.26801e-09第2面
K=0.576，A4=4.20396e-04,A6=1.23717e-05,A8=-1.88963e-06，A10=-4.69727e-08
第6面
K=-2.144，A4=8.73053e-04，A6=-4.28150e-05，A8--1.50232e-05,A10=-2.57889e-06第7面
K=0.000，A4=-3.19558e-04，A6=5.83092e-05,A8=-3.97480e-05第13面
K=-6.150，A4=-1.04910e-03，A6=4.05974e-05,A8=-8.82329e-07各透镜组焦距
fl =-10.90f2=8.47fi=18.63各种数据
WESTTE
像高度3.63.63.6
焦距4.617.2916.14
FNO.2.893.606.01
视场角2co80.2452.7824.62
BF(在空气中)4.744.744.15
全长(在空气中)29.7326.5629.68
d412.716.911.60
d92.304.9413.95
d133.093.082.50
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距4.757.5116.63
FNO.2.963.726.16
视场角2co78.8351.7124.00
像高度3.523.63.6
数值实施例7单位s mm面数据
面序号dndvd
1*-58.8550.801.8061040.92
2*6.2772.16
39.4711.171.9228618.90
417細可变
5(光阑) w0.60
6承4.3511.821.5831359.38
7*-20.8930.10
87.2391.491.8160046.62
9-9.9120.511.9036631.31
10*3.664可变
11*-13.9180.801.5254255.78
12-14.1570.10
13-28.2851.751.5254255.78
14*-7.381可变
15000.501.5477162.84
16oo0.50
17000.501.5163364.14
18000.32
像面(摄像面)
非球面数据
第l面
K=0.000，A4=4.44012e-04，A6=-6.81498e-06,A8=5.22166e-08第2面
K=-1.079，A4=7.59676e-04，A6=3. i 9513e-06第6面K=-1.617，A4=1.55861e-03，A6=-3.53530e-06第7面
K=0.000，A4=-8.59697e-05,A6=3.53598e-05，A8=-1.81923e-06第IO面
K=0.000，A4=2.43339e-03，A6=9.59757e-05,A8=3.89963e-05第11面
K=0.000，A4=-4.22139e-04，A6=1.92221e-05第14面
K=-1.578,A4=-1.73317e-04，A6=8.80572e-06，A8=7.74930e-08
各种数据
WESTTE
像高度 3.63.63.6
焦距 5.088.0319.71
FNO. 2.713.466.23
视场角2co 78.3651.4421.73
BF(在空气中)4.944.423.97
全长(在空气中)31.8629.4134.65
d4 13.007.461.30
dlO 2.606.2318.07
dl4 3.472.942.50
透镜组焦距
fl=-11.54 f2=9.26:18.09
变焦数据(电子校正畸变时)
WESTTE
焦距 4.757.5116.63
FNO. 2.963.726.16视场角2co 77.16 51.71 24.00像高度 3.523.6 3.6
数值实施例8单位:mm
面数据
f序号rdndvd
-170.5880.801.8061040.92
2*5.4172.50
311.1241.171.9459517.98
426.213可变
5(光阑) oo0.30
4.5831.861.5920167.02
7*-23.5110.10
87.5141.422.1022516.80
9水4.164可变
1036.2521.001.6889331.07
11*33.205可变
12-20.0000.801.5254255.78
13-23.2500.10
14-100.0001.681.5254255.78
15*-9.013可变
16000.501.5477162.84
17000.50
18000.501.5163364.14
19000.32
20oo像面(摄像面)非球面数据第l面
K=0.000，A4=1.63940e-04,A6=-l .77404e-06,A8=U0850e-08第2面
K--l. 104,A4=4.71310e-04,A6=4.05687e-06第6面
K=-l .640,A4=1.57660e-03,A6=-8.51162e-06第7面
K=0.000,A4=2.75909e-04,A6=-l .55051 e-05，A8=l .07061 e-06第9面
K=0.401,A4=4.74056e-04,A6=7.93782e-05第11面
K=0.000,A4=3.16241 e-04,A6=2.13256e-05第15面
K=-l .481 ,A4=3.76868e-04，A6=-1.35515e-05，A8=l .26799e-07
各透镜组焦距
fl=-11.53f3=9"0f3=-662.08 f4:各种数据
WESTTE
焦距5.088.0320.32
FNO.2.623.326.11
视场角2co78.3551.0021.09
像高度IH3.823.823.82
BF4.914.313.47
全长33.5330.8636.54
d413.397.440.80
c!91.503.305.00dll2.004.0815.54
d153.442.842.00
d20-0.00-0.00-0.00
变焦数据(电子校正畸变时)
焦距5.088.0320.32
FNO.2.623.326.11
视场角2co73.8851.0021.09
像高度3.713.823.82
图9A、 9B、 9C 图16A、 16B、 16C分别表示以上实施例1 8的 在无限远物点对焦时的像差图。在这些像差图中，图9A—图16A表示广 角端、图9B —图16B表示中间焦距状态、图9C一图16C表示望远端的 球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)。在各 个图中，"co"表示半视场角。
下面示出各个实施例中的条件式(1) (11)的值。
实施例1实施例2实施例3实施例4
(l)fi / fo-0.35970.027231-0.05883-0.18744
(2) (Rifr+Rirf)/
-1.69447-3.3308-6.73898-2.13502
(3)DM / D！-10.25-16.0215-44.76-14.9324
(斗)(RlRF + R[RR)/(RRF —RRR)
1.2585041.7117692.1887481.528111
(5)f肝/ flFR-1.02415-0.62977-0.899-0.7954
(6)D。m / fw2.493172.9119112.8622382.652638
(7)niave1.525421.525421.5542751.52542
(8)viave55,777155.777157.5785555.7771
(10)fT〃w3.53.883.53.5
(11)y。7/ (fv/'tancoo7w)
390.9426450.9309250.9604650.951067
实施例5实施例6实施例7实施例8
(l)f"f!F-0.14032-0.086320.001763-0,065915
(2) (RIFR+RtRF)/ (Rifr —RlRF)
-2.2676-1.68013-3.00393-1.605867
(3)DM / D!-15.1918-18.7458-14.9485-10.866
(4) (RlRF + R[RR)
1.5463481.4000351.706141.1981058
(5)f肝/ flFR-1.48柳-0.88328-0.98317-1.1625063
(6)Dom / fw2.8079322.7563392.9086752.6348777
(7)nave1.525421.4971.525421.52542
(8)Viave55.777181.6155.777155.7771
(10)fT/fW3.53.883.5
(ll)y07/ (fw'tancoo7w)
0.9611410.9546290.9533730.9593375
(畸变像差的校正)
此外，在使用本发明的变焦镜头时，对像的畸变进行电子数字校正。 以下，说明用于数字校正像的畸变的基本概念。
例如，如图17所示，使把光轴与摄像面的交点作为中心、且与有效 摄像面的长边内切的半径为R的圆周上(像高度)的倍率固定，把该圆 周作为校正的基准。并且，使除此之外的任意半径为r (co)的圆周上(像 高度)的各点大致沿放射方向移动，使上述各点同心圆状地移动以成为 半径r， ( )，从而进行校正。
例如，在图17中，使位于半径为R的圆的内侧的任意半径为n (co) 的圆周上的点Pi移动到应该朝圆的中心进行校正的半径为q' (co)的圆 周上的点P2。并且，使位于半径为R的圆的外侧的任意半径为r2 (co)
的圆周上的点Q,移动到应该朝远离圆的中心的方向进行校正的半径为I"2，(CO)的圆周上的点Q2。
在此，r' Co)可以表示如下。
r' (co) =a'f.tano) (0《a《l)
其中，①表示被摄体半视场角，f表示成像光学系统(在本发明中指 变焦镜头)的焦距。
在此，若把与所述半径为R的圆上(像高度)对应的理想像高度设 为Y，则得到
a=R/Y=R/ (f'tanco)。
从理想状态讲，光学系统相对于光轴旋转对称，即畸变像差也是相 对于光轴旋转对称地产生的。因此，如上所述在电子地对光学地产生的 畸变像差进行校正时，如果能够使在再现图像上把光轴与摄像面的交点 作为中心、且与有效摄像面的短边内切的半径为R的圆的圆周上(像高 度)的倍率固定，使除此之外的半径为r (co)的圆周上(像高度)的各 点大致沿放射方向移动，使上述各点同心圆状地移动以成为半径r， (o))， 从而进行校正，则认为在数据量和运算量方面比较有利。
可是，光学像在利用电子摄像元件进行摄像的时间点(由于采样) 不再是连续的量。因此，严格地讲，只要电子摄像元件上的像素不是呈 放射状排列，则在光学像上描画的上述半径R的圆也不再是准确的圆。
艮口，在按照每个离散的坐标点表示的像素数据的形状校正中，不存 在能够使上述倍率固定的圆。因此，可以采用针对每个像素(Xi、 Yj) 确定移动目的地的坐标(Xi'、 Yj')的方法。另外，在有2点以上的(Xi、 Yj)移动到坐标(Xi，、 Yj，)时，取各个像素具有的值的平均值。并且， 在没有移动过来的点时，可以使用周围几个像素的坐标(Xi'、 Yj，)的值 来进行插值。
尤其在具有变焦镜头的电子摄像装置中，由于光学系统和电子摄像 元件的制造误差等，相对于光轴畸变变明显，在所述光学像上描画的上 述半径为R的圆为非对称的情况下，利用这种方法进行校正是有效的。 并且，当在摄像元件或各种输出装置中将信号再现为图像时，在产生几 何学畸变等的情况下等，利用这种方法进行校正是有效的。在本发明的电子摄像装置中，为了计算校正量r， (co) —r ((D)，也 可以构成为在内置于电子摄像装置的记录介质中记录r (co)即半视场角 与像高度之间的关系、或者实际像高度r与理想像高度r，/oc之间的关系。
另外，为了使畸变校正后的图像不会出现在短边方向的两端光量极 端不足的情况，优选所述半径R满足以下条件式。
0《R《0.6Ls
其中，Ls表示有效摄像面的短边的长度。 优选所述半径R满足以下条件式。 0.3Ls《R《0.6Ls
另外，使半径R与有效摄像面的短边方向的内切圆的半径大致一致 是最有利的。另外，在进行在半径R二O的附近、即在轴上附近使倍率固 定的校正的情况下，虽然从画质方面讲存在若干不利因素，但能够确保 广角化、以及小型化的效果。
另外，关于需要校正的焦距区间，分割成几个焦点区域。并且，在 该被分割的焦点区域内的望远端附近，可以利用与能够获得大致满足以 下条件的校正结果时相同的校正量来进行校正。
r' (co) =a/f'tanco
但是，该情况时，将导致在被分割的焦点区域内的广角端还保留某 种程度的桶状畸变量。并且，如果增加分割区域数量，则需要在记录介 质中多余地保存校正所需要的固有数据，所以不是优选方式。因此，预 先计算与被分割的焦点区域内的各个焦距相关联的一个或多个系数。该 系数可以根据模拟或实际设备的测定来确定。
并且，也可以在所述被分割的区域内的望远端附近，计算能够获得 大致满足以下条件的校正结果时的校正量，针对每个焦距一律对该校正 量乘以所述系数来作为最终的校正量-
r' (co) =a'f.tanco
然而，在使无限远物体成像而得到的像中没有畸变的情况下，下式 成立
f=y/tanco其中，y表示像点距光轴的髙度(像高度)，f表示成像系统(在本 发明中指变焦镜头)的焦距，o表示与从摄像面上的中心连接到y的位置 的像点对应的物点方向相对于光轴的角度(被摄体半视场角)。
在成像系统中具有桶状畸变像差时，下式成立-
f>y/tan
艮P，如果使成像系统的焦距f和像高度y—定，贝ik的值增大。 (数字相机)
图18 图20表示将以上所述的变焦镜头装配在摄影光学系统141 上的本发明的数字相机的结构的概念图。图18是表示数字相机140的外 观的主视立体图，图19是所述数字相机的从后面观看时的主视图，图20 是表示数字相机140的结构的示意性剖面图。其中，在图18和图20中 表示摄影光学系统141不折叠时。在该示例中，数字相机140包括具有 摄影用光路142的摄影光学系统141、具有取景器用光路144的取景器光 学系统143、快门按钮145、闪光灯146、液晶显示监视器147、焦距变 更按钮161、设定变更开关162等，在摄影光学系统141折叠时，通过使 盖160滑动，摄影光学系统141和取景器光学系统143以及闪光灯146 被该盖160覆盖。并且，在打开盖160、将相机140设定为摄影状态时， 摄影光学系统141成为图18所示的非折叠状态，当按压配置在相机140 上部的快门按钮145时，与该动作联动，通过摄影光学系统141、例如实 施例1的变焦镜头进行摄影。通过摄影光学系统141形成的物体像经由 实施了波段限制涂层的低通滤波器F和玻璃盖C，而形成于CCD 149的 摄像面上。被该CCD 149感光的物体像通过处理单元151，作为电子图 像显示在设于相机背面的液晶显示监视器147上。并且，在该处理单元 151上连接着记录单元152，也能够记录所拍摄的电子图像。另外，该记 录单元152可以与处理单元151分体设置，也可以构成为利用软盘或存 储卡、MO等进行电子式记录写入。并且，也可以取代CCD149而构成 为配置了银盐胶片的银盐相机。
另外，在取景器用光路144上配置有取景器用物镜光学系统153。 取景器用物镜光学系统153由多个透镜组(图中为3组)和两个棱镜构成，并由与摄影光学系统141的变焦镜头联动而改变焦距的变焦光学系 统构成，通过该取景器用物镜光学系统153形成的物体像形成于作为正 像部件的正像棱镜155的视野框157上。在该正像棱镜155的后方配置 有将形成为正像的像引导到观察者眼球E的目镜光学系统159。另外，在 目镜光学系统159的射出侧配置有盖部件150。
在这样构成的数字相机140中，根据本发明，摄影光学系统141在 折叠时厚度极薄，在高变倍时在全部变倍区域中的成像性能极其稳定， 所以能够实现高性能、小型化、广角化。 (内部电路结构)
图21是所述数字相机140的主要部分的内部电路的结构方框图。另 夕卜，在以下的说明中，上述处理单元例如由CDS/ADC部124、临时存储 用存储器117、图像处理部118等构成，存储单元例如由存储介质部119 等构成。
如图21所示，数字相机140具有操作部112、与该操作部112连接 的控制部113、通过总线114和115连接到该控制部113的控制信号输出 端口的摄像驱动电路116及临时存储用存储器117、图像处理部118、存 储介质部119、显示部120和设定信息存储用存储部121。
所述临时存储用存储器117、图像处理部118、存储介质部119、显 示部120和设定信息存储用存储部121构成为能够通过总线122互相进 行数据的输入或输出，并且，在摄像驱动电路U6上连接着CCD149和 CDS/ADC部124。
操作部112具有各种输入按钮和开关，是将从外部(相机使用者) 通过这些输入按钮和开关输入的事件信息通知给控制部的电路。
控制部113例如是由CPU等构成的中央运算处理装置，并内置未图 示的程序存储器，并且控制部113是按照存储在该程序存储器中的程序， 接受经由操作部112由相机使用者输入的指示指令而控制数字相机140 整体的电路。
CCD149接受经由本发明的摄影光学系统141而形成的物体像。 CCD149是由摄像驱动电路116驱动控制，把该物体像的各个像素的光量转换为电信号而输出给CDS/ADC部124的摄像元件。
CDS/ADC部124是将从CCD149输入的电信号放大并进行模拟/数 字转换，只将进行了该放大和数字转换的影像原始数据(拜耳(Beyer) 数据，以下称为RAW数据)输出给临时存储用存储器117的电路。
临时存储用存储器117例如是由SDRAM等构成的缓存器，是临时 存储从CDS/ADC部124输出的所述RAW数据的存储器装置。图像处理 部118是读出存储在临时存储用存储器117中的RAW数据或存储在存储 介质部119中的RAW数据，并根据由控制部113指定的画质参数电子地 进行包括畸变像差校正在内的各种图像处理的电路。
存储介质部119可以自由装卸地安装例如由闪存等构成的卡式或棒 式的记录介质，是在这些卡式或棒式闪存中记录并保存从临时存储用存 储器117传送的RAW数据或在图像处理部118中进行了图像处理后的图
像数据的装置的控制电路。
显示部120具有液晶显示监视器，是在该液晶显示监视器上显示图 像或操作菜单等的电路。在设定信息存储用存储部121中设有预先存储 有各种画质参数的ROM部、和存储通过操作部112的输入操作而从读出 自该ROM部的画质参数中选择的画质参数的RAM部。设定信息存储用 存储部121是控制向这些存储器的输入输出的电路。
在这样构成的数字相机140中，根据本发明，摄影光学系统141具 有充足的广角区域，可以形成紧凑的结构，并且在高变倍时在全部变倍 区域中的成像性能极其稳定，所以能够实现高性能、小型化、广角化。 并且，可以实现广角侧、望远侧的快速对焦动作。
产业上的可利用性
如上所述，本发明涉及的3组变焦镜头适合于对确保视场角和变倍 比、确保光学性能有利的镜头。
4权利要求
1.一种变焦镜头，包括物体侧透镜组，其是配置在最靠近物体侧的透镜组，并具有负光焦度；像侧透镜组，其是配置在最靠近像侧的透镜组，并具有正光焦度；中间透镜组，其配置在所述物体侧透镜组和所述像侧透镜组之间，而且具有正光焦度；和亮度光阑，其与所述物体侧透镜组相比配置在更靠近像侧，而且与所述像侧透镜组相比配置在更靠近物体侧，与广角端相比，在望远端时所述物体侧透镜组和所述中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组和所述像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比，在望远端时所述中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比，在望远端时所述像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，在从广角端向望远端变倍时所述亮度光阑与所述中间透镜组一体地移动，在设透镜组成部分是与空气接触的透镜面只有物体侧透镜面和像侧透镜面这两个面的透镜体时，所述像侧透镜组从物体侧起依次包括具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的前侧透镜组成部分、和具有凹面的物体侧透镜面且为弯月形状的正光焦度的后侧透镜组成部分，所述第3透镜组中的透镜组成部分的总数为2，所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于所述像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。
2. 根据权利要求1所述的变焦镜头，其满足以下条件-0.45<,<0.20 (1 )-10,0<(RIFR+RIRF)/(RIFR-RIRF)<-1.1 ( 2 )-90.0〈Dm/D!〈-3.0 (3)其中，fc表示所述像侧透镜组中的所述前侧透镜组成部分的焦距， fi表示所述像侧透镜组的焦距，RIFR表示所述像侧透镜组中的所述前侧透镜组成部分的像侧透镜面 的近轴曲率半径，RIRF表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分的物体侧透镜 面的近轴曲率半径，DM表示与所述亮度光闹一体地移动的所述中间透镜组在广角端与 望远端的位置之差，D,表示所述像侧透镜组在广角端与望远端的位置之差，在透镜组向物体侧移动时为正号，在向像侧移动时为负号。
3. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的所述后侧 透镜组成部分满足以下条件1 .(X(R脏+RiRR)/(R!RF-Rm)〈 .0 (4 )其中，RIRF表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜组成部分的物体 侧透镜面的近轴曲率半径，RIRR表示所述像侧透镜组中的所述后侧透镜 组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径。
4. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的所述前侧 透镜组成部分是满足以下条件的弯月形状，-1.3<fIFF/fIFR<-0.5 (5)其中，fFF表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的物体侧透镜面的 光焦度的倒数，fiFR表示像侧透镜组中的前侧透镜组成部分的像侧透镜面 的光焦度的倒数。
5. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述亮度光阑被配置在所述中 间透镜组的紧前方。
6. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述中间透镜组是被配置在所 述物体侧透镜组的像侧紧后方的透镜组，所述变焦镜头在广角端满足以下条件l<D0M/fw<4 (6)其中，D0M表示广角端时的从所述物体侧透镜组的最靠近像侧的透 镜面到所述中间透镜组的最靠近物体侧的透镜面的轴上距离，fw表示广 角端时的变焦镜头系统整体的焦距。
7. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的全部透镜 元件满足以下条件-nIave》1.4 (7) vIave》50 (8)其中，nIave表示像侧透镜组中的全部透镜元件的折射率的平均值，vIave 表示像侧透镜组中的全部透镜元件的阿贝数的平均值。
8. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中包含的透镜 元件的总数为2，其中任意一个透镜元件具有非球面。
9. 根据权利要求l所述的变焦镜头，所述像侧透镜组中的后侧透镜 组成部分具有非球面的透镜面。
10. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述像侧透镜组具有至少一 个树脂透镜元件。
11. 根据权利要求1所述的变焦镜头，其满足以下条件式: 6《Nt《8 (9)其中，Nt表示所述变焦镜头中的透镜元件的总数。
12. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述变焦镜头中的透镜组只 有所述物体侧透镜组、所述像侧透镜组、以及所述中间透镜组这三组。
13. 根据权利要求1所述的变焦镜头，所述变焦镜头包括如下的透 镜组该透镜组配置在所述中间透镜组与所述像侧透镜组之间，而且在 从广角端向望远端变倍时与所述中间透镜组以及所述像侧透镜组相独立 地移动。
14. 根据权利要求13所述的变焦镜头，所述变焦镜头中的透镜组的 总数只有4组。
15. 根据权利要求l所述的变焦镜头，在从广角端向望远端变倍时，所述物体侧透镜组先向像侧移动，然后向物体侧移动。
16. 根据权利要求1所述的变焦镜头，从广角端向望远端变倍的变 焦镜头系统整体的变倍比满足以下条件-<formula>formula see original document page 5</formula>其中，fr表示变焦镜头系统整体在望远端时的焦距，fw表示变焦镜 头系统整体在广角端时的焦距。
17. —种摄像装置，其包括 变焦镜头；和摄像元件，该摄像元件具有配置于其像侧的摄像面，而且把由所述 变焦镜头形成的所述摄像面上的光学像转换为电信号， 所述变焦镜头是权利要求1所述的变焦镜头。
18. 根据权利要求17所述的摄像装置，所述摄像装置具有信号处理 电路，该信号处理电路对由所述摄像元件拍摄得到的图像数据进行加工、 将其作为改变了形状的图像数据进行输出，在所述变焦镜头位于广角端而且对焦于最远距离的状态下，满足以 下条件<formula>formula see original document page 5</formula>其中，在把摄像元件的有效摄像面内从中心到最远的点的距离设为 y^时，根据<formula>formula see original document page 5</formula>来定义，在有效摄像区域从广角端变化到望远端时，ym表示能取的值的最大 值，co。^表示广角端时的入射到从摄像面上的中心起像高度为yo7的像位 置处的主光线在物方空间中的入射光线与光轴形成的角度。
全文摘要
一种变焦镜头，具有负的物体侧透镜组(第1透镜组G1)、正的像侧透镜组(第3透镜组G3)、正的中间透镜组(第2透镜组G2)和亮度光阑S，与广角端相比在望远端时物体侧透镜组与中间透镜组之间的距离更小，与广角端相比在望远端时中间透镜组与像侧透镜组之间的距离更大，与广角端相比在望远端时中间透镜组移动到更靠近物体侧的位置，与广角端相比在望远端时像侧透镜组移动到更靠近像侧的位置，亮度光阑与中间透镜组一体地移动，像侧透镜组从物体侧起依次由前侧透镜组成部分和正后侧透镜组成部分这两个透镜组成部分构成，前侧透镜组成部分的像侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值小于像侧透镜组成部分的物体侧透镜面的近轴曲率半径的绝对值。
文档编号G02B15/177GK101581827SQ20091014081
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月15日
发明者市川启介 申请人:奥林巴斯映像株式会社