专利名称：变焦镜头和成像装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及适于数码相机的变焦镜头(zoom lens)、家用视频摄录像机和其他小型成像装置以及使用变焦镜头的成像装置。
背景技术：
近些年，使用固态成像器件的数码相机和其他成像装置被越来越多地使用。因为广泛地使用这样的数码相机，所以通常要求高于以往的图像质量。特别是，使用具有大量像素的固态成像器件的数码相机和其他成像装置需要具有对应于大量像 素的极佳成像性能的成像透镜，特别是具有这样性能的变焦镜头。此外，近些年通常强烈地要求更宽的视角。即，通常要求具有范围大约从4到6的变焦率和大约40°宽半视角的紧凑变焦镜头。另一方面，已知偏转型光学系统(deflected-type optical system),每个都意图通过在其中间某处的位置偏转光路以沿着入射光轴减小其尺寸(参见JP-A-2006-71993、JP-A-2006-276475、JP-A-2006-323051 和 JP-A-2009-265557)。例如 JP-A-2006-71993 描述了偏转型五组变焦镜头的配置，其包括具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组和具有负屈光力的第五透镜组。包括第五透镜组中提供的正透镜并能够通过在垂直于光轴的方向上平移来校正图像模糊的偏转型变焦镜头是紧凑的，但仍具有手抖动(hand-shaking)校正机构。JP-A-2006-276475、JP-A-2006-323051每个都提供了五组变焦镜头，其包括具有正屈光力的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组和具有正或负屈光力的第五透镜组。每个这样配置的变焦镜头是紧凑但是具有手抖动(hand-shaking)校正机构的偏转型变焦镜头。
发明内容
但是，在JP-A-2006-71993、JP-A-2006-276475、JP-A-2006-323051 和JP-A-2009-265557中描述的光学系统具有从大约60°到65°变动的视角，该视角对于达到当前需求来说宽度不足。为了允许每个光学系统都具有更宽的视场角，需要增大前透镜的直径以增大视角，并因此增大变焦镜头的长度。此外，以上描述的光学系统的变焦率从3倍到4倍变动。上述光学系统的规格几乎达不到更宽视角、更高放大率和更小尺寸的当前需求。因此期望提供不仅具有适于小型成像装置的高成像性能还具有在广角端从大约70°到90°变动的宽视角和从大约4倍到6倍变动的高变焦率的变焦镜头。进一步期望提供使用变焦镜头的成像装置。本公开的实施例指向变焦镜头，该变焦镜头包括从呈现物体的一侧顺序排列的具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组合和具有正屈光力的第五透镜组，并且通过移动至少第二透镜组和第四透镜组进行变焦操作。第一透镜组包括偏转光路的反射部件，且第五透镜组包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组(partial group)和具有正屈光力的第二透镜分组。变焦镜头满足下列条件表达式I. 5<1. 56(1)0. 1<|F5/Ft|<4(2)其中3 5表示第五透镜组的侧面放大率，F5表示第五透镜组的焦距而Ft表示在远望端的整体系统的焦距。本公开的另一实施例指向包括变焦镜头的成像装置和根据变焦镜头形成的光学图像输出所捕获的信息的成像器件以及如同本公开的实施例中所描述地配置的变焦镜头。
在根据本公开的实施例的变焦镜头或成像装置中，屈光力以从物侧起正、负、正、正和正的顺序排列，并且通过移动至少第二透镜组和第四透镜组进行变焦操作。根据根据本公开的实施例的变焦镜头或成像装置，具有正、负、正、正和正屈光力的五个透镜组从物侧起顺序地排列，并且最优化每个透镜组的配置，从而合成的变焦镜头不仅具有用于小型成像装置的高成像性能还具有在广角端从大约70°到90°变动的宽视场角和从大约4倍到6倍变动的高变焦率。
图I示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第一示例性配置，并且是对应于数字示例I的镜头横截面图；图2示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第二示例性配置，并且是对应于数字示例2的镜头横截面图；图3示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第三示例性配置，并且是对应于数字示例3的镜头横截面图；图4示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第四示例性配置，并且是对应于数字示例4的镜头横截面图；图5示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第五示例性配置，并且是对应于数字示例5的镜头横截面图；图6A到图6C是示出由对应于数字示例I的变焦镜头在广角端产生的像差的像差图，图6A示出球面像差，图6B示出像散，而图6C示出畸变；图7A到图7C是示出由对应于数字示例I的变焦镜头在对应于中焦距的点产生的像差的像差图，图7A示出球面像差，图7B示出像散，而图7C示出畸变；图8A到图SC示出由对应于数字示例I的变焦镜头在远望端产生的像差的像差图，图8A示出球面像差，图8B示出像散，而图8C示出畸变；图9A到图9C示出由对应于数字示例2的变焦镜头在广角端产生的像差的像差图，图9A示出球面像差，图9B示出像散，而图9C示出畸变；图IOA到图IOC是示出由对应于数字示例2的变焦镜头在对应于中焦距的点产生的像差的像差图，图IOA示出球面像差，图IOB示出像散，而图IOC示出畸变；图IlA到图IlC示出由对应于数字示例2的变焦镜头在远望端产生的像差的像差图，图IlA示出球面像差，图IlB示出像散，而图IlC示出畸变；图12A到图12C是示出由对应于数字示例3的变焦镜头在广角端产生的像差的像差图，图12A示出球面像差，图12B示出像散，而图12C示出畸变；图13A到图13C是示出由对应于数字示例3的变焦镜头在对应于中焦距的点产生的像差的像差图，图13A示出球面像差，图13B示出像散，而图13C示出畸变；图14A到图14C示出由对应于数字示例3的变焦镜头在远望端产生的像差的像差图，图14A示出球面像差，图14B示出像散，而图14C示出畸变；图15A到图15C是示出由对应于数字示例4的变焦镜头在广角端产生的像差的像差图，图15A示出球面像差，图15B示出像散，而图15C示出畸变；图16A到图16C是示出由对应于数字示例4的变焦镜头在对应于中焦距的点产生的像差的像差图，图16A示出球面像差，图16B示出像散，而图16C示出畸变；图17A到图17C示出由对应于数字示例4的变焦镜头在远望端产生的像差的像差图，图17A示出球面像差，图17B示出像散，而图17C示出畸变；·图18A到图18C是示出由对应于数字示例5的变焦镜头在广角端产生的像差的像差图，图18A示出球面像差，图18B示出像散，而图18C示出畸变；图19A到图19C是示出由对应于数字示例5的变焦镜头在对应于中焦距的点产生的像差的像差图，图19A示出球面像差，图19B示出像散，而图19C示出畸变；图20A到图20C示出由对应于数字示例5的变焦镜头在远望端产生的像差的像差图，图20A示出球面像差，图20B示出像散，而图20C示出畸变；以及图21是示出成像装置的示例性配置的方块图。
具体实施例方式以下将参考附图详细地描述本公开的实施例。[镜头的基本配置]图I示出根据本公开的实施例的变焦镜头的第一示例性配置。该示例性配置对应于根据随后将描述的数字示例I的镜头配置。图I对应于广角端的透镜布局，其中在广角端对焦无穷远处的物体。类似地，图2到图5示出对应于根据随后将描述的数字示例2到5的镜头配置的第二到第五示例性横截面配置。在图I到图5中，附图字符Simg表示图像平面且附图字符d6、dll、dl4和dl7的每个表示当放大率改变时改变的表面间距离。根据本实施例的变焦镜头实际上包括沿着光轴Zl从物侧顺序排列的下列五个透镜组具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组Gl ;具有负屈光力的第二透镜组G2 ;具有正屈光力的第三透镜组G3 ;具有正屈光力的第四透镜组G4 ;和具有正屈光力的第五透镜组G5。在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间、在第三透镜组G3的附近优选地布置孔径光阑St。根据本实施例的变焦镜头通过移动至少第二透镜组G2和第四透镜组G4进行变焦。具体地，当放大率从广角端的放大率改变到远望端的放大率时，在从物侧朝向图像平面侧的方向上移动第二透镜组G2并在从图像平面侧朝向物侧的方向上移动第四透镜组G4，例如图I到图5中所示的示例性配置中表示透镜组移动路径的实线所指示的那样。 第一透镜组Gl包括偏转光路的反射部件LP。该反射部件LP可以由例如具有光入射表面的棱镜、以90°偏转入射光轴的反射表面以及反射光线穿过的光线出射表面组成。在图I到图5中所示的示例性配置中，为了便于图示而省略反射表面，沿着光轴Zl画出光线入射表面和光线出射表面从而它们面对相同的方向，但是，实际上，光轴Zl被反射部件LP偏转。第一透镜组Gl优选地包括从物侧顺序排列的第一透镜Lll (具有负屈光力的单一透镜)、反射部件LP和具有正屈光力的第二透镜L12。第五透镜组G5包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组GF和具有正屈光力的第二透镜分组GR。第一透镜分组GF优选地由具有负屈光力的单一透镜组成。另外，根据本实施例的变焦镜头优选地满足后面将描述的预定条件表达式。[有利效果]
接下来将描述根据本实施例的变焦镜头提供的有利效果。在根据本实施例的变焦镜头中，因为第一透镜组Gl容纳(accommodate) 了反射部件LP，所以在变焦操作期间沿着被反射部件LP偏转了的光轴移动第二透镜组G2和第四透镜组G4,从而减小透镜系统的厚度。进一步，因为变焦镜头配置为具有正、负、正、正和正屈光力的排列且变焦操作通过移动至少第二透镜组G2和第四透镜组G4进行，所以可以减小前透镜的直径并且第一透镜组Gl到第五透镜组G5的透镜直径不会极大地不同于彼此，从而可以减小变焦镜头的厚度。特别是，因为包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组GF和具有正屈光力的第二透镜分组GR的第五透镜组G5具有放大能力，所以可以减小从第一透镜组Gl到第四透镜组G4的长度。(条件表达式的描述)进一步，当这样优化根据本实施例的、组成变焦镜头的透镜组的配置从而满足下列条件表达式时，变焦镜头具有适于数码相机、家用视频摄录像机以及其他小型成像装置、在广角端从大约70°到90°变动的宽视角和从大约4倍到6倍变动的高变焦倍率的高成像性能。根据本实施例的变焦镜头满足下列条件表达式(I)和条件表达式(2)。I. 5<1. 56(1)0. 1<|F5/Ft|<4(2)在表达式(I)和表达式(2)中，P 5表示第五透镜组的横向放大率，F5表示第五透镜组的焦距而Ft表示在远望端的整体系统的焦距。条件表达式(I)定义第五透镜组G5的横向放大率@5。当P 5小于条件表达式(I)的下限时，第五透镜组G5的放大能力降低并且因此难以减小变焦镜头的尺寸。另一方面，当￠5大于条件表达式(I)的上限时，第五透镜组G5的放大能力增加并且因而可以轻易地减小变焦镜头的尺寸，然而第五透镜组G5也增加第一透镜组Gl到第四透镜组G4产生的像差量且因而难以确保光学性能。当变焦镜头满足条件表达式(I)时，可以减小第一透镜组Gl的尺寸，并且在远望端光学性能的降级引起的色差和彗形像差可以被抑制。条件表达式(2)定义第五透镜组G5的焦距F5与远望端的整个透镜系统的焦距Ft的比率。当|F5/Ft|小于条件表达式(2)的下限时，第五透镜组G5的屈光力减小并因而第五透镜组G5产生的畸变量下降，导致减小第一透镜组Gl的尺寸和厚度的难度。另一方面，当|F5/Ft|大于条件表达式(2)的上限时，第五透镜组G5的屈光力增加太多且朝向正侧由第五透镜组G5产生的畸变量增加太多，导致校正作为整体的整个透镜系统的畸变的困难。
在本实施例中，可以替代地满足下列条件表达式(I)’和条件表达式(2)’，取代上述条件表达式(I)和条件表达式(2)。当满足条件表达式(I)’和条件表达式(2)’时，可以进一步减小光学系统的总长度且实现其他优势。I. 2〈β 5〈1· 56(1)，O. 1〈|F5/Ft|〈2(2)，期望根据本实施例的变焦镜头满足下列条件表达式(3)。Fw/G1R11<1. 0(3)在表达式(3)中，GlRl表示第一透镜Lll的物侧表面的曲率半径，而Fw表示在广角端整个系统的焦距。
条件表达式(3)定义第一透镜Lll的物侧表面的曲率半径GlRl和在广角端的整个系统的焦距Fw。当满足条件等式(3)时，变焦镜头的厚度，特别是变焦镜头沿着入射光轴的厚度可以降低。当|Fw/GlRl|大于条件表达式(3)的上限时，第一透镜Lll的曲率半径GlRl的绝对值下降且第一透镜组Gl的厚度因此增加，导致减小变焦镜头的厚度的困难。在本实施例中，可以替代地满足下列条件表达式(3) ’，取代上述条件表达式(3)。当满足条件表达式(3)’时，可以进一步减小变焦镜头的厚度。Fw/G1R11〈0· 8(3)，第一透镜分组GF (由具有负屈光力的单一透镜组成)被优选地配置以满足下列条件表达式。NdGF>l. 9(4)O. 6〈 I FGF/Fw | <2. O (5)在表达式(4)和表达式(5)，NdGF表示在d光线的第一透镜分组GF的屈光率，且FGF表示第一透镜分组GF的焦距。包括具有负屈光力的单一透镜的第一透镜分组GF可以帮助减小光学系统的总长度。条件表达式(4)定义该第一透镜分组GF的屈光率。当NdGF小于条件表达式(4)的下限时，难以校正整个透镜系统的珀兹伐和(Petzval sum)，导致校正图像平面的场曲率的困难。条件表达式(5)定义第一透镜分组GF的焦距FGF和广角端的整个透镜系统的焦距Fw。当|FGF/Fw|小于条件表达式(5)的下限时，第一透镜分组GF的屈光力增加太多，导致大量第五透镜组GF5产生的各种像差和高偏心率灵敏度，该高偏心率灵敏度致使变焦镜头的劣质生产。另一方面，当I FGF/Fw I大于条件表达式(5)的上限时,第一透镜分组GF的屈光力下降太多，导致减小变焦镜头尺寸的困难。当满足条件表达式⑷和条件表达式(5)时，可以减小整个透镜系统的珀兹伐和，从而可以抑制图像平面的场曲率。其结果是，可以减小变焦镜头的尺寸并维持高光学性能。在本实施例中，可以替代地满足下列条件表达式(4)’和条件表达式(5)’，取代上述条件表达式(4)和条件表达式(5)。当满足条件表达式(4)’和条件表达式(5)’时，实现更高的性能。NdGF>2. O (4)'I. 0〈 I FGF/Fw I〈I. 8(5)，期待根据本实施例的变焦镜头满足下列条件表达式(6)。I. 2<G1R2/G2R1<2. O (6)
在表达式￠)中，G1R2表示第一透镜组Gl中最接近像侧的表面的曲率半径，而G2R1表示第二透镜组G2中最接近物侧的表面的曲率半径。条件表达式(6)定义第一透镜组Gl中最接近像侧的表面的曲率半径G1R2和第二透镜组G2中最接近物侧的表面的曲率半径G2R1的比率。当G1R2/G2R1小于条件表达式
(6)的下限时，在第一透镜组Gl中未校正的残余畸变可能不在下一级校正，阻止了图像处理系统恰当地校正畸变或使得第一透镜Lll的尺寸增加并阻止变焦镜头的尺寸减小。另一方面，当G1R2/G2R1大于条件表达式(6)的上限时，第二透镜组G2中最接近物侧的表面的曲率半径G2R1进一步小于第一透镜组Gl中的第二透镜L12的表面的曲率半径G1R2，导致高偏心率灵敏度，并因而导致变焦镜头的劣质生产。当满足条件表达式(6)时，减小第一透镜组Gl的厚度，从而可以减小未校正的畸变。其结果是，可以减小变焦镜头的尺寸，且图像处理系统可以恰当地控制畸变。期待根据本实施例的变焦镜头满足下列条件表达式(7)和条件表达式(8)。·
O. 7< I Fl/(FwXFt)1/21 <1. 5(7)Dl/ {(Ft/Fw) X tan (ω w)} <5. O (8)在条件表达式(7)和条件表达式(8)中，Fl表示第一透镜组Gl的焦距，Dl表示沿着光轴从第一透镜组Gl中最接近物侧的表面到反射部件LP的像侧表面的距离，而表示在广角端的视角。条件表达式(7)定义第一透镜组Gl的焦距Fl和在广角端的整个透镜系统的焦距Fw与在远望端的整个透镜系统的焦距Ft的乘积的平方根。当I Fl/(FwXFt)1/21小于条件表达式(7)的下限时，第一透镜组Gl的屈光力增加太多，不仅导致在远望端的第一透镜组Gl产生的球面和轴向色像差，还导致高偏心率灵敏度，该高偏心率灵敏度致使变焦镜头的劣质生产。另一方面，当IFl/(FwXFt)1/21大于条件表达式(7)的上限时，第一透镜组Gl的尺寸不利地增加，导致减小变焦镜头尺寸的困难。条件表达式(8)定义从G1R2到G2R2的距离、在广角端的视角ω τ和变焦倍率(Ft/Fw)。当Dl/{(Ft/Fw) Xtan(cow)}大于条件表达式(8)的上限时，第一透镜组Gl的尺寸不利地增加，导致减小变焦镜头尺寸的困难。当满足条件表达式(7)和条件表达式(8)时，可以减小变焦镜头的厚度，特别是第一透镜组Gl的尺寸，这致使沿着入射光轴的变焦镜头的厚度的减小。期待根据本实施例的变焦镜头满足下列条件表达式(9 )和条件表达式(10 )。NdGDl. 9(9)NdPr > I. 9(10)在条件表达式(9)和条件表达式(10)中，NdGl表示在d光线处第一透镜组Gl中第一透镜Lll的屈光率，且NdPr表示在d光线处反射部件LP的屈光率。条件表达式(9)定义在d光线处第一透镜Lll的屈光率。当NdGl小于条件表达式(9)的下限时，第一透镜组Gl的尺寸不利地增加，导致减小变焦镜头的尺寸的困难。条件表达式(10)定义在d光线处反射部件LP的屈光率。当NdPr小于条件表达式(10)的下限时，第一透镜组Gl的尺寸不利地增加，导致减小变焦镜头的尺寸的困难。当满足条件表达式(9)和条件表达式(10)时，可以减小变焦镜头的厚度，特别是第一透镜组Gl的尺寸，这致使沿着入射光轴的变焦镜头的厚度的下降。[其他期待的配置]
除上述情况之外，还期待根据本实施例的变焦镜头如下配置。通过移动(平移)第一透镜组Gl到第五透镜组G5中的一个或移动(平移)部分第一透镜组作为在基本垂直于光轴Zl的方向上的防振透镜组，可以平移图像。在此情况下，例如，通过组合检测图像模糊的检测系统、平移防振透镜组的驱动系统和供应由来自检测系统的输出确定的平移量给驱动系统的控制系统，变焦镜头可以用作防振光学系统。特别是，在根据本实施例的变焦镜头中，通过在基本上垂直于光轴Zl的方向上平移第五透镜组G5中的单一正透镜可以带有少量像差改变地平移图像。通过沿着光轴移动第四透镜组G4优选地进行对焦。特别是，当将第四透镜组G4用作对焦透镜组时，驱动和控制快门单元和光圈单元的驱动系统和平移防振透镜组的防振驱动系统的干扰被轻易地避免，且可以减小变焦镜头的尺寸。
可以在透镜系统的像侧布置诸如盖玻板(cover glass plate)之类的光学部件GC。取决于光学检测器的光谱灵敏度特性，该光学部件GC可以是防止发生莫尔条纹(moirefringes)的低通滤光器，或者是红外阻隔滤光器。进一步，当根据本实施例的变焦镜头被合并在成像装置中时，期待提供信号处理器，该处理器对于从捕获信号产生的捕获图像进行畸变校正。例如，在随后将描述的成像装置100中，相机信号处理器20令人满意地进行该畸变校正。在根据本实施例的变焦镜头中(该变焦镜头提供在广角端从大约70°到90°变动的宽视角和从大约4倍到6倍变动的高变焦率)，在广角端的畸变极大地不同于远望端的畸变。通过向成像装置提供校正畸变的功能实现根据本实施例的薄变焦镜头。[合并变焦镜头到成像装置的示例]图21示出成像装置100的示例性配置，根据本实施例的变焦镜头被合并于该成像装置100。例如，该成像装置100是数码相机并包括相机模块10、相机信号处理器20、图像处理器30、IXD (液晶显示器)40、R/W (读/写器)50,CPU (中央处理器)60和输入单元70。相机模块10负责成像并包括光学系统，该光学系统包括变焦镜头11 (图I到图5中所示的变焦镜头1、2、3、4和5中的任意镜头)和诸如CXD (电荷耦合器件)和CMOS (互补金属氧化半导体)器件之类的成像器件12。成像器件12将由变焦镜头11形成的光学图像转换为电信号并输出根据光学图像的捕获信号(图像信号)。相机信号处理器20处理从成像器件12输出的图像信号并进行模数转换、去噪、图像质量校正、到亮差信号/色差信号的转换以及各种类型的其他信号处理。例如，图像质量校正是对捕获图像进行的畸变校正。图像处理器30记录并重现图像信号，基于预定图像数据格式对于图像信号进行压缩编码和解压解码，进行诸如分辨率转换之类的数据格式转换并进行其他图像处理。IXD 40具有显示诸如通过输入单元70的用户的操作和捕获的图像之类的多种数据的功能。该R/W 50将由图像处理器30编码的图像数据写入存储卡1000并读取在存储卡1000上记录的图像数据。例如，存储卡1000是可以附接到R/W 50的插槽并从其移除的半导体存储器。CPU 60用作控制处理器，该控制处理器控制成像装置100中提供的电路块，并例如基于来自输入单元70的指令输入信号控制每个电路块。由用户在需要时操作的多个开关和其他组件组成的输入单元70包括例如用于快门操作的快门释放按钮和用于选择动作模式的选择开关，并根据对CPU 60的用户的操作来输出指令输入信号。控制在相机模块10中布置的透镜驱动的透镜驱动控制器80控制马达或任何其他致动器(未示出)，该马达或任何其他致动器(未示出)基于来自CPU 60的控制信号来驱动变焦镜头11中的透镜。下面将描述成像装置100的操作。在成像待命状态中，经由相机信号处理器20向IXD 40输出由相机模块10捕获的图像信号，并在CPU 60的控制下将其在IXD 40上作为相机通过图像(camera-throughimage)显示。当从输入单元70输入变焦指令输入信号时，CPU 60将控制信号输出到透镜驱动控制器80，并在透镜驱动控制器80的控制下移动变焦镜头11中的预定透镜。当响应于来自输入单元70的指令输入信号操作相机模块10中的快门(未示出)时，相机信号处理器20将捕获的图像信号输出到图像处理器30，该图像处理器30对于图像信号进行压缩编码并将编码图像信号转换为以预定数据格式表达的数字数据。将转换的数 据输出到R/W 50，该R/W 50将数据写入存储卡1000。例如如下那样执行对焦当输入单元50中的快门释放按钮半按或全按以记录(成像)时，透镜驱动控制器80基于来自CPU 60的控制信号移动变焦镜头11中的预定透镜。为了重现在存储卡1000上记录的图像数据，R/W 50响应于通过输入单元70进行的用户的操作，从存储卡1000读取预定图像数据。图像处理器30对于读取的图像数据进行解压编码，然后将待重现的图像信号输出到IXD40并在其上显示为重现的图像。参考将成像装置用作数码相机的情况已经描述了上述实施例。但是，注意，成像装置不是必须被用作数码相机，而是可以被广泛地用作诸如数码视频摄录像机、合并相机的移动电话和合并相机的PDA (个人数字助理)之类的数字输入/输出装置的相机部分。[示例]接下来将描述根据本实施例的变焦镜头的具体数字示例。在下列表格和描述中所示的符号的意义和其他信息如下所示“i”表示第i个表面的编号而“i”从表示最接近物侧的组件表面的I开始，在朝图像侧的方向上顺序递增。“ri”表示第i个表面的曲率半径(mm)。“di”表示在第i个表面和第(i+Ι)个表面之间沿着光轴的距离(mm)。“ni”表示在d光线(波长587. 6nm)处具有第i个表面的光学组件的材料的屈光率。“vi”表示在d光线处具有第i个表面的光学组件的材料的阿贝数(abbe)。“Fno”表示f数。“f”表示整个系统的焦距。“ω”表示半视角。“di”是“可变的”的场意味着表面间距离是可变的。“ri”是“无穷远”的场意味着表面是平表面或者是光阑表面(Stop surface)。具有“ST0”的表面数表示光阑表面。“IMG”表示图像平面。用“ASP”标记的表面是非球面表面，且非球面表面的形状用下列表达式表示。在非球面系数数据中，符号“E”意味着后续数值是以10为底的“指数”，并意味着将使用底数10的指数函数所表达的数值乘以“E”之前的数值。例如，“I. 0E-05”表示“I. OX 10_5”。(非球面表面的表达式)
2 2
y · O X = η........11 ...................................................................................+ Σ Ai · Yi
1+(1-(1 +K) *y2 * c2)1,2其中，“x”表示从透镜表面的顶点沿着光轴的距离；“y”表示垂直于光轴的方向上的高度；“c”表示在透镜顶点的旁轴曲率；“K”表示圆锥常数；而“八1”表示第i个非球面系数。
根据下列数字示例的变焦镜头1-5的每个都事实上包括下列沿着光轴Zl从物侧顺序排列的五个透镜组具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组G1、具有负屈光力的第二透镜组G2、具有正屈光力的第三透镜组G3、具有正屈光力的第四透镜组G4和具有正屈光力的第五透镜组G5。在第三透镜组G3和第四透镜组G4之间而且在第三透镜组G3的附近布置孔径光阑St。在第五透镜组G5(最后的透镜组)和图像平面Simg之间布置诸如盖玻板之类的平板型光学部件GC。当放大率从广角端的放大率改变到远望端的放大率时，在从物侧朝着图像平面侧的方向上移动第二透镜组G2并在从图像平面侧朝着物侧的方向上移动第四透镜组G4。[数字示例I]“表格I”到“表格4”示出对应于根据图I中所示的第一示例性配置的变焦镜头I的具体镜头数据。特别是，“表格I”示出关于变焦镜头I的基本镜头数据，而“表格2”示出关于其非球面表面的数据。“表格3”和“表格4”示出其他数据。因为配置变焦镜头I从而当放大率改变时移动第二透镜组G2和第四透镜组G4，所以透镜组G2和G4之前和之后的表 面间距离是可变的。“表格3”示出在广角端、在对应于中焦距的点和在远望端的可变表面间距离以及Fno、f和ω。“表格4”示出第一表面的表面数和每个透镜组的焦距。在变焦镜头I中，第一透镜组Gl包括从物侧顺序排列的负弯月形透镜(第一透镜L11)、以90°偏转光轴Zl的棱镜(反射部件LP)和在两侧都具有非球面表面的双凸透镜(第二透镜L12)。第二透镜组G2包括从物侧顺序排列的、在两侧都具有非球面表面的双凹透镜L21以及由双凹透镜L22和正透镜L23组成的双透镜(doublet)。第三透镜组G3仅包括在物侧的具有非球面表面的双凸透镜L31。第四透镜组G4包括双透镜，该双透镜由从物侧顺序排列的、在物侧具有非球面表面的双凸透镜L41和负弯月形透镜L42组成。第五透镜组G5包括从物侧顺序排列的、双凹透镜L51、在两侧都具有非球面表面的双凸透镜L52和在物侧具有非球面表面的双凸透镜L53。双凹透镜L51组成第一透镜分组GF。双凸透镜L52和双凸透镜L53组成第二透镜分组GR。表格I
权利要求
1.一种变焦镜头包括 从物体存在的一侧顺序排列的 具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组； 具有负屈光力的第二透镜组； 具有正屈光力的第三透镜组； 具有正屈光力的第四透镜组；和 具有正屈光力的第五透镜组， 其中，通过移动至少所述第二透镜组和所述第四透镜组进行变焦操作， 所述第一透镜组包括偏转光路的反射部件， 所述第五透镜组包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组和具有正屈光力的第二透镜分组，以及 所述变焦镜头满足下列条件表达式 .1.5<1. 56(1).0. 1〈|F5/Ft|〈4(2) 其中3 5表示所述第五透镜组的横向放大率，F5表示所述第五透镜组的焦距，而Ft表示在远望端的整个系统的焦距。
2.根据权利要求I的变焦镜头， 其中，所述第一透镜组包括从物侧顺序排列的第一透镜、反射部件和具有正屈光力的第二透镜，所述第一透镜是具有负屈光力的单一透镜，以及所述变焦镜头满足下列条件表达式Fw/G1R11<1. 0(3) 其中GlRl表示所述第一透镜的物侧表面的曲率半径，而Fw表示在广角端的所述整个系统的焦距。
3.根据权利要求I的变焦镜头， 其中，由具有负屈光力的单一透镜组成所述第一透镜分组，且 所述变焦镜头满足下列条件表达式NdGF>l. 9(4) .0.6〈 I FGF/Fw I <2. 0 (5) 其中NdGF表不在d光线处的所述第一透镜分组的屈光率，且FGF表不所述第一透镜分组的焦距。
4.根据权利要求I的变焦镜头， 其中，所述变焦镜头满足下列条件表达式.1.2<G1R2/G2R1<2. 0(6) 其中G1R2表示所述第一透镜组中最接近成像一侧的表面的曲率半径，而G2R1表示所述第二透镜组中最接近物侧的表面的曲率半径。
5.根据权利要求I的变焦镜头， 其中，所述变焦镜头满足下列条件表达式.0. 7< I Fl/(FwXFt)1/21 <1. 5(7) Dl/ {(Ft/Fw) X tan (co w)} <5. 0 (8)其中Fl表示所述第一透镜组的焦距，Dl表示沿着光轴从所述第一透镜组中最接近物侧的表面到所述反射部件的像侧表面的距离，而表示在所述广角端的视角。
6.根据权利要求2的变焦镜头， 其中，所述变焦镜头满足下列条件表达式NdGDl. 9(9)NdPr>l. 9(10) 其中NdGl表不在d光线处的所述第一透镜组中第一透镜的屈光率，且NdPr表不在d光线处的所述反射部件的屈光率。
7.一种成像装置，包括 变焦镜头；和 成像器件，其根据所述变焦镜头形成的光学图像输出捕获信号， 其中，所述变焦镜头包括从物体存在一侧顺序排列的具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组、具有负屈光力的第二透镜组、具有正屈光力的第三透镜组、具有正屈光力的第四透镜组和具有正屈光力的第五透镜组， 通过移动至少所述第二透镜组和所述第四透镜组进行变焦操作， 所述第一透镜组包括偏转光路的反射部件， 所述第五透镜组包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组和具有正屈光力的第二透镜分组，以及 所述变焦镜头满足下列条件表达式 I.5<1. 56(1)0. 1〈|F5/Ft|〈4(2) 其中3 5表示所述第五透镜组的横向放大率，F5表示所述第五透镜组的焦距，而Ft表示在远望端的整个系统的焦距。
8.根据权利要求7的成像装置， 进一步包括信号处理器，其对于从捕获信号产生的捕获图像进行畸变校正。
全文摘要
变焦镜头和成像装置。该变焦镜头包括从物体存在的一侧顺序排列的具有正屈光力并在变焦操作期间固定的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；和具有正屈光力的第五透镜组，其中，通过移动至少所述第二透镜组和所述第四透镜组进行变焦操作，所述第一透镜组包括偏转光路的反射部件，所述第五透镜组包括从物侧顺序排列的具有负屈光力的第一透镜分组和具有正屈光力的第二透镜分组，以及所述变焦镜头满足下列条件表达式。1.1<β5<1.56(1)0.1<|F5/Ft|<4(2)
文档编号H04N5/225GK102967927SQ20121031975
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者黑田大介, 石田谦次 申请人:索尼公司